物理选修传感器及其工作原理.ppt

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1、关于物理选修传感器及其工作原理现在学习的是第1页，共25页现象1：电子磅将汽车的质量自动以数字形式显示出来现象2：汽车受到振动后自动打开了报警器的开关思考：电子磅是如何感受到汽车的质量并准确的显示出来呢？汽车又是怎样感知到振动而打开报警器的开关呢？现在学习的是第2页，共25页现在学习的是第3页，共25页一、传感器简介 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等_，或转换为电路的通断。1、什么是传感器非电学量电学量现在学习的是第4页，共25页 2、传感器的种类传感器的种类物理传感器、化学传感器、生物传感器物理传感器、化学传感器

2、、生物传感器一般来说，用于完成视觉、听觉、触觉功能的一般来说，用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器其接受的是光、声波、压力等的物理信传感器其接受的是光、声波、压力等的物理信息称息称物理传感器物理传感器代替嗅觉、味觉功能的传感器，则称代替嗅觉、味觉功能的传感器，则称化学传感化学传感器或生物传感器器或生物传感器（按感受信息的学科特点不同）（按感受信息的学科特点不同）现在学习的是第5页，共25页现在学习的是第6页，共25页干簧管干簧管现在学习的是第7页，共25页转换电路转换电路电信号电信号光信号光信号敏感元件敏感元件3、传感器的工作原理现在学习的是第8页，共25页敏感元件传感元件信号调节转换电路辅

3、助 电 路提供电源电学量非电学量输出传感器工作原理图记录，显示，执行机构等现在学习的是第9页，共25页光敏电阻实物图光敏电阻实物图1、光敏电阻、光敏电阻二、制作传感器的常用元器件点击放大现在学习的是第10页，共25页阅读教材阅读教材P P5252的内容，思考问题：的内容，思考问题：（1 1）光敏电阻的电阻率与什么有关？）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2 2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（3 3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？（1 1）光敏电阻的）光敏电阻的电阻率与光照强度有关电阻率与光照强度有关

4、。（2 2）光敏电阻受到）光敏电阻受到光照时电阻会变小光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着着光照增强，载流子增多，导电性能变好。光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3 3）光敏电阻能够将）光敏电阻能够将光学量光学量转化为转化为电阻电阻这个电学量。这个电学量。二、光敏电阻二、光敏电阻现在学习的是第11页，共25页1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，是发光仪器，B是传送带上物品，是传送带上物品，R1为光敏电阻，为光敏电阻

5、，R2为为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（AD ）（A）当有光照射）当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压（B）当有光照射）当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压（C）信号处理系统每获得一次低电压就记数一次）信号处理系统每获得一次低电压就记数一次（D）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次AR1R2信号处理系统图3现在学习的是第12页，共25页三热敏电阻和金属热电阻三热敏电阻和金属热电阻阅读教材阅读教材5353页有关内容，思考问题：页有关内容，思考问题

6、：（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？系是否相同？（2 2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3 3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低金属导体的导电性能随温度升高而降低半导体材料的导电性能随温度升高而变好半导体材料的导电性能随温度升高而变好现在学习的是第13页，共25

7、页（2 2）热敏电阻）热敏电阻灵敏度高灵敏度高，但，但化学稳定性较化学稳定性较差差，测量范围较小测量范围较小；金属热电阻的化学稳；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。（3 3）热敏电阻或金属热电阻能够将）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量热学量(温度温度)转化为转化为电阻电阻这个电学量。这个电学量。现在学习的是第14页，共25页2：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，示器，a、b之间接

8、报警器。当传感器之间接报警器。当传感器R2所在处出现火所在处出现火情时，显示器的电流情时，显示器的电流I、报警器两端的电压、报警器两端的电压U的变化情的变化情况是（况是（）A.I 变大，变大，U 变大变大 B.I 变小，变小，U 变小变小 C.I 变小，变小，U 变大变大 D.I 变大，变大，U 变小变小 R1R2R3AabErB现在学习的是第15页，共25页电阻温度：电阻温度：现在学习的是第16页，共25页4、电容式位移传感器、电容式位移传感器电容式位移传感器能够把物体电容式位移传感器能够把物体_这个力学量转换这个力学量转换为为_这个电学量这个电学量位移位移位移位移电容电容电容电容电容式位移

9、传感器示意图电容式位移传感器示意图被测物体x电容器极板电容器极板电介质板现在学习的是第17页，共25页 电电容容器器的的电电容容C决决定定于于极极板板的的正正对对面面积积S、极极板板间间距距离离d以以及及极极板板间间的的电电介介质质这这几几个个因因素素。如如果果某某一一物物理理量量（如如角角度度、位位移移、深深度度等等）的的变变化化能能引引起起上上述述某某个个因因素素的的变变化化，从从而而引引起起电电容容的的变变化化，则则通通过过测测定定电电容容器器的的电电容容就就可可以以确确定定上上述述物物理理量量的的变变化化，起起这种作用的电容器称为电容式传感器。这种作用的电容器称为电容式传感器。图甲是测

10、量图甲是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。定片定片甲甲图乙是测量图乙是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。金属芯线金属芯线电介质电介质导电液体导电液体乙乙h现在学习的是第18页，共25页图丙是测量图丙是测量 的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是 。固定电极固定电极可动电极可动电极F丙丙压力压力F由于由于C1/d，压力，压力F 作用在可动电极上，引起极板间距作用在可动电极上，引起极板间距d 的的变化，通过测出变化，通过测出C的变化，测量压力的变化，测量压力F的变化。的变化。现在学习的是第19页，共25页3、随随着着生生活活质质量量的的提提高高，自自动

11、动干干手手机机已已进进入入家家庭庭，洗洗手手后后，将将湿湿手手靠靠近近自自动动干干手手机机，机机内内的的传传感感器器便便驱驱动动电电热热器器加加热热，有有热热空空气气从从机机内内喷喷出出，将将湿湿手手烘烘干干。手手靠靠近近干干手手机机能能使使传传感感器器工工作作，是是因因为为 （）A.改变了湿度改变了湿度 B.改变了温度改变了温度C.改变了磁场改变了磁场 D.改变了电容改变了电容 D现在学习的是第20页，共25页5、霍尔元件、霍尔元件（1）材料：半导体）材料：半导体 如：砷化铟如：砷化铟（2）工作原理图）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图（3）霍尔电压）霍尔电压:K为比例系数，称为为

12、比例系数，称为霍尔系数霍尔系数其大小与元件的材料有关。其大小与元件的材料有关。一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，再保持为定值，再保持I恒定，则恒定，则UH 的变化就与的变化就与B成正比。因此霍尔元件又称成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件磁敏元件。霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个磁学量转换为这个磁学量转换为_这个这个电学量电学量磁感应强度磁感应强度电压电压现在学习的是第21页，共25页1、传感器的概念：五、小结：2、传感器的工作原理：3、敏感元件：（1）光敏电阻 （光电传感器）（2）热敏电阻和热电阻（温度传感器）（3）电容式传感器（位移传感器）（4）霍尔元件（磁传感器）非电学量敏感元件转

13、换器件转换电路电学量传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。结束现在学习的是第22页，共25页 传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一、传感器的含义一、传感器的含义非电学量非电学量传感器传感器放大放大 转换转换 电路电路电学量电学量执行机构显示器(指针式电表)(数字屏)计算机系统传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式:现在学习的是第23页，共25页2、热敏电阻、热敏电阻热敏电阻的阻值会随着温度的升高而热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有，具有负温度系数负温度系数热敏电阻R-T关系示意图 （1）材料：半导体）材料：半导体RTo减小（2）特性：）特性：现在学习的是第24页，共25页感谢大家观看现在学习的是第25页，共25页