光传感器和温度传感器

第1节传感器

第2节温度传感器和光传感器

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第2节课标定位课标定位学习目标：1.知道传感器的概念、结构及工作原理．2．了解传感器的分类情况及热敏电阻的特性．3．知道温度传感器的原理，了解温度传感器在生活中的应用．4．知道光电传感器的原理，了解光电传感器在生活中的应用．重点难点：1.传感器的基本原理及其构造．2．利用实验研究热敏电阻的温度特性曲线自主生疑一、传感器1．概念：传感器通常是把被测的_____信息，按一定规律转换成与之对应的___信息的器件或装置．2．结构：一般由_________和_________组成，如图3－1－1所示．(1)敏感元件能直接感受非电信息，并将这些信息变换成_________的物理量，形成电信号．(2)处理电路能把微小的信号进行_____，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的_______二、敏感元件的原理1．敏感元件就其感知外界信息的原理可分为三类：(1)______

类；(2)______类；(3)______

类．2．由教材P61～62的实验探究可知：热敏电阻用_________材料制成，具有电阻随_____灵敏变化的特性，可以实现对温度的测量．3．干簧管是一种能感知_____的敏感元件，它由密封在玻璃管内的两个___________构成，两个簧片相互交叠但其间保持一个缝隙，簧片在磁场作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁，当磁力大于簧片的弹力时两者紧密地接触．三、温度传感器1．热双金属片温度传感器将两种__________相差较大的不同金属片焊接或轧制为一体后，温度升高时，由于两面金属膨胀程度______，双金属片就会________2．热电阻传感器(1)定义：用金属丝制作的____电阻叫做热电阻．(2)金属的电阻R与温度t的关系是：R＝R0(1＋θt)．(3)作用：测___和测_____3．热敏电阻传感器热敏电阻是用_______材料制成的，其电阻值随温度变化明显，NTC热敏电阻(负温度系数)的阻值，随温度升高而____，PTC热敏电阻的阻值随温度升高而______四、光传感器

1．定义：光电传感器是一种能够感受________，并按照一定规律把_______转换成________的器件或装置．2．应用：(1)光电式烟尘浓度计．(2)光电式转速表．二、互动解疑一、传感器的工作原理1．传感器传感器能够感受诸如位移、力、温度、光、声、化学成分等非电信息，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等电信息，或转化为电路的通断．传感器是通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的非电信息转换成电信息的装置．2．传感器的基本原理传感器感受的通常是非电信息，而它输出的通常是电信息，不过这些输出信号往往是非常微弱的，一般需要经过放大后，再输送给控制系统产生各种控制动作．其工作过程可由图3－1－2表示．(1)非电信息：如位移、力、温度、光、声、化学成分、浓度、酸碱度等．(2)敏感元件：是传感器的核心，相当于人的感觉器官，能直接感受被测量的非电信息并将其转换成与被测量的非电信息有一定关系的易于测量的物理量．(3)转换元件：通常不能直接感受被测量的非电信息，而是将敏感元件输出的物理量转换为电信号输出．(4)转换电路：将转换元件输出的电信号转换成易于测量的电信息．(5)电信息：如电压、电流、电阻等．即时应用(即时突破，小试牛刀)(2011年陕西榆林高二检测)关于传感器及其作用，下列说法中正确的是(

)A．传感器一般是把非电信息转换为电信息B．传感器一定是把非电信息转换为电路的通断C．传感器把非电信息转换为电信息是为了方便进行测量、传输、处理和控制D．电磁感应是把磁信息转换为电信息，所以利用电磁感应现象工作的动圈式话筒也是传感器解析：选ACD.根据传感器的概念和工作原理可以判断A、C正确．B选项中不一定把非电信息转化为电路的通断，还有其他的表现形式，故B错．动圈式话筒利用电磁感应将声音转化为电流，是传感器，D正确．二、探究热敏电阻的温度特性曲线1．实验设计(1)用万用电表的电阻挡直接测量热敏电阻随温度的变化特性，方法简便，误差大．(2)伏安法测量热敏电阻的温度特性曲线．2．采用伏安法测量(1)器材：电压表、电流表、电源、滑动变阻器、固定电阻、热敏电阻、开关和导线若干；温度计、水槽、电加热装置和开水冷水各一份．(2)原理：采用水浴法改变热敏电阻的温度(如图3－1－3)用伏安法测量电阻(如图3－1－4)(3)测量步骤：将热敏电阻用塑料薄膜包裹一层，防止水浴时电阻的引线与水接触，连接好如图3－1－4所示电路．将水槽里的水兑成10℃，将热敏电阻放入水中，稍等片刻，闭合开关，读出电压表、电流表、温度计的示数．将水温兑成20℃、30℃、40℃、50℃…90℃，各测量一次，计算出各温度下对应的电阻．(4)设计表格，将上述方法取得的数据填入表格．(5)数据处理，在坐标纸上做出R－t图像．3．热谣敏电激阻的R－t图像热敏截电阻膊所用规材料买根据井其温完度特惭性可翁分为秀三类纪：(1参)正温解度系爱数的犹热敏未材料(P晚TC堆)，它伤的电厦阻随荡温度湾升高歉而增馋大．(2日)负温坡度系钻数的直热敏睬材料(N遇TC摩)，它兴的电宇阻随逝温度宇升高悼而减芝小．(3聪)临界子温度图系数虚的热棍敏材航料(C纷TC扶)，它匙的电征阻在躲很小歼的温乘度范谜围(临界)内急皂剧下秆降．这三丸类热办敏材截料电芒阻率船的温疮度特习性曲织线如饺图3－1－5所示守．可府见，PT桶C和CT夹C型热姻敏电舰阻在弊一定闷的温座度范度围内泪，阻满值随面温度医急剧蛾变化秀，常属用作开关险元件揉，NT迎C型热喉敏电产阻的拖阻值裁随温写度升市高而葵减小鼠．尤础其要铜注意国的是醋在温倘度测矿量中逢使用锈最多修的就促是NT厚C型热站敏电悼阻，控我们呢常说脂的热芬敏电目阻也馆是指马这一夺类．特别匙提醒养：要注现意区邻别热聪敏电忠阻和仓金属镰热电添阻，孩热敏往电阻归用半沸导体六材料著制成呜，其鲁电阻翁值随粱温度业变化术明显琴，温缝度升唤高电壤阻减赔小；指而金表属的乘电阻名率随半温度欢的升菌高而颜增大盈，这闭样的匆金属安电阻唐也可腿以制迹作温据度传交感器漠，称兼为热先电阻槐．热两敏电尸阻的岛灵敏曾性好绿，但遵化学吗稳定己性较注差；能金属崖热电删阻的曲化学摔稳定凑性好斧，测赶温范巷围大冲，但胀灵敏拾性较俩差．三、愤光电胸传感卸器的牢原理条及光果敏电位阻1．光央电传费感器袜：是鼠一种名能够云感受似光信毕号，苏并按戏照一隆定规询律把税光信桌号转坊换成霉电信先号的破器件旦或装宏置．2．光稿敏电衫阻：迎在被规光照惜射时怪电阻冠发生经变化朝，可丛以把顾光照得强弱雀转换征为电迟阻大驻小这仪个电母学量游．3．半秃导体按的导夜电机纯理：霸以半号导体存材料乞硅为闸例说玩明半翅导体着的导伟电机叶理，裙图3－1－6是硅爬原子店排列稻示意寄图，车每个妇原子赚的最尿外层街有4个电峰子．俘由于睡热运爹动或申其他早原因斗，其开中极担少数兴电子哗可能矛获得堪较大盛的能翅量，宇挣脱万原子欲的束瞧缚而匀成为垒自由戚电子纤．这闭样，值在原娇来的星地方四就留每下一系个空盐位，岛称为垄“空暑穴”械．空者穴相举当于猜一个悟正电郊荷．织当这讨个空束穴由刮附近粮原子秘中的电赏子来怒填补经时，忌就出沫现了胁一个衣新的汗空穴动，这挡种变研化相河当于千空穴康在移逮动如果彩有了幸外电易场，它自由顷电子绞和空拴穴会崇向相废反的薯方向嗓做定键向移渐动，吹于是瞧在半笑导体公中形构成了守电流俊．自隙由电荣子和拣空穴牙都叫山做载爷流子征．4．光冒敏电氧阻的淹特性当光忍敏电暂阻受爬到光睛照射槽时，誓会有追更多和的电扁子获冠得能械量成保为自衔由电糖子，罪同时抽也形友成更遇多的气空穴咏，于露是导景电性客明显怒地增私强，国电阻枕减小咐．不真受光盐照射押时的洋电阻资阻值驻是受勇光照感射时那的10串0倍～10侍00倍．类型1.对传玩感器协原理鼠的认苍识全面匆了解跌汽车甜的运妨行状秒态(速度肺、水寇箱温平度、花油量)是确惩保汽典车安址全行型驶和鹿驾驶邻员安杨全的厕举措届之一狭，为抛模仿偏汽车眉油表会原理疗，自灵制一逼种测奔定油欲箱油卸量多捷少或近变化眠多少荐的装司置．参如图3－1－7所示齿，其纺中电周源电守压保走持不夸变，R是滑柳动变歼阻器晕，它投的金绝属滑艰片是鸟金属艇杆的抵一端冰．小给阳同蜻学在亩装置侮中使盏用了纪一只酒电压享表(图中丘没有薪画出)，通促过观矩察电休压表元示数标，可拴以了味解油凉量情阅况，房诚你认倾为电烫压表循应该年接在屈图中法的__降__糠__眯__两点之怠间，按照汪你的弓接法迁请回捧答：怕当油呜箱中浅油量吉减少棵时，绿电压突表的桌示数逢将__犯__没__厉__晋(填“秒增大雄”或群“减眼小”)．【精讲姐精析】由题沃图可羊知当胆油箱蹦内液钻面高威度变刑化时命，R的金酷属滑漫片将蜘会移膊动，唐从而利引起R两端畏电压肯的变化化，艳且当R′≫R时，UR＝IR可视洋为UR与R成正切比，浴所以内电压甩表应托接在b、c之间贪，当轰油量表减少铁时，弯电压编表示权数将昨增大顾．【答案】b、c增大【方法余总结】(1怖)各类抵传感劫器工行作原攀理虽阀不完辰全相要同，锻但都仆是把词非电趣学量杠转换块为电每学量摧．(2侧)传感封器输畜出的信电学脏量有谜电流龟、电煮压及尝电路宏通断璃等多私种形疏式．(3惭)解此的类问亡题的叉基本打思路同：分析词电路夏结构→研究陆电阻届的变麻化→判断(计算)电流棍、电脏压的吗变化舱．类型2.热敏陆电阻描的应社用如图3－1－8所示肝，R1为定办值电敌阻，R2为负混温度何系数凶的热挎敏电壶阻，L为小丝式灯泡料，当役温度返降低房诚时()A．R1两端真的电烤压增松大B．电烟流表亿的示掀数增焦大C．小蜘灯泡忘的亮崭度变绳强D．小腊灯泡相的亮宅度变仓弱【自主屋解答】R2与灯L并联煎后与R1串联到，与咐电源词构成翅闭合删电路英，当械热敏司电阻手温度何降低飘时，摄电阻R2增大能，外馆电路阔电阻拨增大遇，电绳流表纽奉读数译减小励，路娘端电律压(E－Ir)变大缎，R1两端污电压(IR1)变小技，灯L电压(E－Ir－IR1)变大未，灯隆泡亮剃度变细强，C正确杠．【答案】C类型3.光敏话电阻充的应蔬用如图3－1－9所示挽为光瓜敏电萄阻自屯动计怎数器巨的示世意图悔，其拣中R1为光煤敏电索阻，R2为定储值电霞阻，族此光详电计蚕数器急的基乒本工烫作原芦理是()①当有砖光照哥射R1时，闻信号帜处理换系统不获得亲高电漫压②当云有光阅照射R1时，馆信号绸处理弃系统贿获得冻低电涛压③信赔号处季理系载统每裕获得教一次鼠低电形压就锯计数酸一次④信晃号处仆理系亲统每忧获得陵一次厨高电萍压就算计数店一次A．①岛③B．①言④C．②溜③D．②赵④【精讲捏精析】R1为光顿敏电扭阻，摔当有寄光照泽射时铸，R1的阻兰值变糕小，R