传感器及其工作原理87489课件

1、传感器及其工作原理第1页，共21页。自动门引入新课自动干手机第2页，共21页。演示实验：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发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。盒子里有什么装置？什么是传感器？1、干簧管第3页，共21页。原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用。什么是传感器？干簧管作为传感器用，用于计数，限位等等。例如，有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。把干簧管装在门上，可作为开门时的报警用。也可作为开关使用 第4页，共21页。什么是传感器？传感器的定义：传感器是指这样一类元件：它能

2、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。第5页，共21页。 2，传感器的作用是什么？ 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。 非电学量传感器电学量 角度位移速度压力温度湿度声强光照 传感器电压电流电阻电容什么是传感器？第6页，共21页。1、光敏电阻制作传感器常用的敏感元件特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。第7页，共21页。光敏电阻的工作原理 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 硫化

3、镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子也增多，导电性变好第8页，共21页。例1.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计数一次D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统BD第9页，共21页。2、热敏电阻特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有负温度系数减小制作传感器常用的敏感元件第10页，共21页。金属热电阻铂电阻制作传感器常用的敏感元件第11页，

4、共21页。热敏电阻或金属热电阻：把温度这个热学量转换为电阻这个电学量制作传感器常用的敏感元件电阻温度特性曲线第12页，共21页。例2、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（ ）ABA.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AC第13页，共

5、21页。如右图，被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位移的变化，就转换成了电容量的变化。3、电容式传感器 电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量第14页，共21页。待测压力F固定电极膜片电极例3传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（ ）A当F向上压膜片电极时，电容将减小B当F向上压膜片电极时，电容将增大C若电流计有示数，则压力F发生变化D若电流计有示数，则压力F不发生变化 BC第15页，共21页。霍尔元件 在一

6、个很小的矩形半导体（如砷化铟）薄片上，制作四个电极E、F、M、N就成为一个霍尔元件。霍尔元件制作传感器常用的敏感元件第16页，共21页。霍尔效应 定向移动的电荷受到方向平行于侧面向里的洛伦兹力的作用。在这个力的作用下，薄片两个侧面上会累积起正负电荷。 随着电荷积累，在内外侧面间会形成一个逐渐增强的电场 定向移动的电荷同时受到洛伦兹力和电场力的作用第17页，共21页。霍尔效应 当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍尔电压第18页，共21页。霍尔效应可以证明，霍尔电压UH：d薄片的厚度k霍尔系数为1/ne霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转换为电压 这个电学量第19页，共21页。 例3、如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？ 下表面第20页，共21页。1、传感器的概念小 结2、传感器的工作原理