六章一节传感器及其工作原理.ppt
第六章第一节：传感器及其工作原理,1、什么是传感器,如图有这一个装置，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡就熄灭。问：请大家推测，盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象呢？,“干簧管”,干簧管是一种能够感知磁场的传感器。,阅读教材2、3段，并回答以下问题：（1）什么是传感器（2）传感器的作用是什么？,（1）传感器：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。,（2）传感器的作用：是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。,日常生活中的传感器,电冰箱、电饭煲中的温度传感器;空调中的温度和湿度传感器;煤气灶中的煤气泄漏传感器;电视机和影碟机中的红外遥控器;照相机中的光传感器;汽车中燃料计和速度计等等。,转换器件,敏感元件,转换电路,2光敏电阻,实验演示：,光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。光照越强，电阻越小；反之越弱。,实验结论：,光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量,介绍半导体材料(科学漫步),载流子：,空穴、自由电子,导电原理：,当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的自由电子和空穴产生，于是导体性增强。,例：如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（）A当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压B当有光照射R1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D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次,AC,3热敏电阻和金属热电阻,阅读教材，问答问题：（1）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？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？,金属导体的导电性能随温度升高而降低(温度升高电阻增大）；半导体材料的导电性能随温度升高而增强温度升高电阻减小）。,热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；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。,热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电学量,3、热敏电阻,热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有负温度系数（还有一种是正温度系数。如果没有说明，就当是负温度系数热敏电阻）,热敏电阻R-T关系示意图,（1）材料：半导体,减小,（2）特性：,热敏电阻和金属热电阻能够把 _这个热学量转换成为电阻这个电学量,温度,例：有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接到欧姆表两端，再用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（）A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻,AC,教材53页“说一说”,电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。,5、霍尔元件,（1）材料：半导体 如：砷化铟,（2）工作原理图,（3）霍尔电压:,d薄片厚度K霍尔系数其大小与元件的材料有关。,霍尔元件能够把_这个磁学量转换为_这个电学量,磁感应强度,电压,4霍尔元件,在霍尔效应中产生的电压叫霍尔电压,已知半导体薄片的宽度为d，垂直于侧面的磁场强度大小为B，方向如图，现通入恒定电流大小为I，方向向右，导体单位体积内的载流子数为n，求上下表面的电势差，并判断那一面电势高？,令：,则：,1、传感器的概念：,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,转换电路,电学量,非电学量 电学量，或转换为电路的通断。,填空：,力敏传感器,接受 信息，并转化为电信号,.,接受 信息，并转化为电信号,位移传感器,光敏传感器,接受 信息，并转化为。,接受 信息，并转化为。,声敏传感器,力,位置,电信号,光,电信号,声,三、例题,例1 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（）,A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻,答案,AC,例2：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（）A.I 变大，U 变大 B.I 变小，U 变小 C.I 变小，U 变大 D.I 变大，U 变小,B,解析：当R2处出现火情时，该处温度升高。R2 为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，该电阻两端电压减小，故R3两端电压减小，所以电流表示数减小。即U减小，I减小。,友情提示：掌握各种元件的特性和闭合电路的动态分析是解题的关键,
