传感器及其工作原理2

传感器及其工作原理演示(Shi)文稿第一页，共四十六页。自(Zi)动门引入新课自动干手机第二页，共四十六页。酒精含量测试仪雷达测速仪电子(Zi)秤红外耳温计第三页，共四十六页。航空航天宇宙飞(Fei)船

飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量；“阿波罗10”飞船对3295个参数进行检测，其中：温度传感器559个压力传感器140个信号传感器501个遥控传感器142个专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体第四页，共四十六页。什(Shi)么是传感器？干簧管防盗报警器第五页，共四十六页。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(Zuo)用什么是传感器？第六页，共四十六页。

电梯选层控制电话折叠式手机的开关有线电话听筒拿离时的开关控制微波炉炉门的开关控制冰箱门的开关控制煤气表流量控制汽车安全气囊的开关控制天窗/车窗开关控制安全带的扣妥/松拖警示应用对象功能干簧管的(De)应用第七页，共四十六页。一种防盗门报(Bao)警电路干簧管第八页，共四十六页。视(Shi)觉嗅觉听觉味觉触觉光传感器湿度传感器气体传感器声音传感器味传感器温度传感器压力传感器人获取外界信息机械自动化设备获取外界信息第九页，共四十六页。1.传感器的(De)定义：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传感器是指这样一类元件：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。第十页，共四十六页。传感器非电学量传感器电学量2.传感器的作(Zuo)用Text声音等磁场温度受力电容等电阻电压电流测量、传输、处理和控制第十一页，共四十六页。3、传感器的(De)组成

辅助电源敏感元件转换元件基本转换电路被测量电量敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。物理、化学、生物信息第十二页，共四十六页。离子感烟器明火探测器温度传感器第十三页，共四十六页。光电传感器湿度传感器机油压力传感器超声波传感器第十四页，共四十六页。风速传感器全自动血压机自动旋转门第十五页，共四十六页。走廊声(Sheng)控灯的工作原理光敏传感器声敏传感器灯声音光线控制电路延时电路声音光线第十六页，共四十六页。1、光敏电阻制作传感器常(Chang)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。4、传感器常用的敏感元件

第十七页，共四十六页。光敏电阻的工作(Zuo)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，导电性变好第十八页，共四十六页。例1.如图所示为光敏电(Dian)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第十九页，共四十六页。2、热敏电阻特性：热敏电(Dian)阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数减小第二十页，共四十六页。金属热电阻铂(Bo)电阻第二十一页，共四十六页。第二十二页，共四十六页。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(Liang)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第二十三页，共四十六页。（1）测定(Ding)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3、电容式传感器第二十四页，共四十六页。电(Dian)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第二十五页，共四十六页。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(Yin)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第二十六页，共四十六页。制(Zhi)作传感器常用的敏感元件在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。4、霍尔元件CDFBEIUH霍尔元件工作原理图第二十七页，共四十六页。霍(Huo)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二十八页，共四十六页。可(Ke)以证明，霍尔电压UH：d——薄片的厚度k——霍尔系数霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量

载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差.当达到稳定状态时,洛仑兹力与电场力平衡电流的微观表达式第二十九页，共四十六页。

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(Yu)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？下表面第三十页，共四十六页。如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏(Min)电阻，当光照射到R3上的光强度增大时(

)类型一光敏电阻的特性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【思路点拨】光敏电阻有随着光照强度的增强而阻值减小的特征，由闭合电路欧姆定律及串并联的分压、分流原理对电路进行动态分析．第三十一页，共四十六页。【解(Jie)析】当照射光强度增大时，光敏电阻R3的阻值变小，R3与L串联后再与R2并联的总电阻值变小、干路中总电流变大，R1两端电压变大，A正确；R2两端电压减小，通过R2的电流减小，B正确；总电流变大，通过R2的减小，所以通过小灯泡L的电流变大，灯泡变亮，功率增大，C正确．因为干路中电流变大，内电压变大，路端电压变小，D错误．故选ABC.第三十二页，共四十六页。1.如图6－1－4所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若(Ruo)用不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向________(选填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rt，表针将向________(选填“左”或“右”)转动．第三十三页，共四十六页。解析(Xi)：光敏电阻受光照越强，电阻越小，电流越大，所以将Rt包裹起来电阻增大，指针向左偏，反之向右偏．答案：左右第三十四页，共四十六页。如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏(Min)电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱类型二热敏电阻的特征第三十五页，共四十六页。【思路点拨】根据串并联电路的特点及闭合电路的欧姆定律进行动态分析．【解析】

R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，电阻R2增(Zeng)大，外电路电阻增(Zeng)大，电流表读数减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错．第三十六页，共四十六页。2.如图6－1－6所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏(Min)电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往Rt上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．变式训练第三十七页，共四十六页。解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应(Ying)向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏．答案：左右第三十八页，共四十六页。类型三

霍尔元件的特性第三十九页，共四十六页。第四十页，共四十六页。第四十一页，共四十六页。【答案】

(1)evB(2)证明(Ming)见解析第四十二页，共四十六页。3.如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况．以下说法中(Zhong)正确的是(

)变式训练第四十三页，共四十六页。A．将永磁体的(De)一个磁极逐渐靠近霍尔元件的(De)工作面时，UH将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持