高二物理选修3-2传感器及其应用(课件)

第六章传感器第六章传感器1－3、传感器原理及应用种类繁多的传感器指纹考勤机电子秤电磁流量计电子测温计一、什么是传感器?

传感器是指这样一些元件：它能够感受诸如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光，化学成分等非电学量，并能把它们按照一定规律转换为电压、电流等电学量

的一种组件，起自动控制作用

。非电学量

电学量传感器角度位移速度加速度压力温度湿度声强光照强度………电压电流电阻电容二、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：

利用物质的物理性质和物理效应感知并检测对象信息的传感器。如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等。其接受的是压力、声波、光等的物理信息。（按感受信息的学科特点不同）化学传感器：是利用化学反应的原理，识别和检测信息，把化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。

如气敏传感器、湿敏传感器等，在环境保护火灾报警、医疗卫生和家用电器方面有广泛应用。生物传感器：是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传感器。如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。其感受器中含有生命物质，代替嗅觉、味觉功能的传感器。转换电路物理信息化学信息生物信息电信号敏感元件传感器三、传感器的工作原理传感器：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三部分组成

转换器件敏感元件转换电路非电物理量电学量常见传感器及工作原理1、光敏电阻（光电传感器）（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉（CdS）是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量（电阻）。特性：

利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器光传感器的应用——火灾报警器例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记数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次AC2、热敏电阻和金属热电阻（1）导电性能与温度的变化关系。半导体材料的导电性能随温度升高而变好（电阻率随温度升高而减小）；金属导体的导电性能随温度升高而降低（电阻率随温度升高而增大）。ORT金属导线热敏电阻（2）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。（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量(温度)转化为电阻这个电学量。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例3：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R1R2R3AabErB

例题4:如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（

）

A．电压表的示数增大

B．R2中电流减小

C．小灯泡的功率增大

D．电路的路端电压增大返回ABC

力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。

3.力电传感器

力传感器的应用——电子秤金属梁U1U2例题3：（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是()A物体M运动时，电源内的电流会发生变化B物体M运动时，电压表的示数会发生变化C物体M不动时，电路中没有电流D物体M不动时，电压表没有示数B（1）测定角度θ（2）测定液面高度h（3）测定压力F（4）测定位移x

定片动片θ电介质金属芯线导电液体待测压力F固定电极可动电极x极板极板电介质4:电容式传感器电容式位移传感器电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。示意图被测物体x电容器极板电介质板

（1）材料：半导体如：砷化铟CDFBEIUH霍尔元件工作原理图

（3）霍尔电压:K为比例系数，称为霍尔系数，其大小与元件的材料有关。一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件。霍尔元件把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（电压）。5、霍尔元件（磁传感器）

（2）工作原理：1、传感器：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)力