传感器及其工作原理2课件

§6.1传感器及其工作原理传感器干簧管干簧管由一对磁性材料制成的弹性舌簧组成，密封于玻璃管中，舌簧端面互叠但留有一定间隙。当磁铁或通电线圈靠近干簧管时，两个舌簧被磁化而互相吸引，两个舌簧接触开关闭合

温度传感器明火探测器离子感烟器火灾报警器机器人传感器是把非电学物理量（如:力、温度、光、声、化学成分等），转换成易于测量、传输、处理的电学量（如：电压、电流等）的一种组件，器自动控制作用。一、传感器1.光敏电阻——光传感器

二、几种制作传感器的元器件2.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；半导体材料的导电性能随温度升高而增强。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

热敏电阻和金属热电阻电阻——温度特性曲线3.霍尔元件——磁传感器霍尔效应在一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。在E、F间通入恒定的电流，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH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霍尔效应可以证明，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理论探究：电容——传感器位移传感器位移传感器力传感器声传感器？课堂总结对传感器的认识

非电学量电学量物理规律

§6.2传感器的应用一、力传感器的应用——电子秤1.电子秤使用的测力装置是什么?

它是由什么元件组成的?2.简述力传感器的工作原理.装置:力传感器元件:金属梁和应变片

金属梁U1U2两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化

1.电子秤使用的测力装置是什么?

它是由什么元件组成的?3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？2.简述力传感器的工作原理.装置:力传感器组成:金属梁和应变片

形变电压

一、力传感器的应用——电子秤两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化

三、温度传感器的应用:1.电熨斗1.双金属片温度传感器

思考：双金属片温度传感器的作用是什么？作用：控制电路的通断。三、温度传感器的应用:1.电熨斗原因：双金属片铜的膨胀系数大于铁电烫斗的构造：(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用

(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用

思考与讨论：①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？三、温度传感器的应用:1.电熨斗思考与讨论：①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？答：常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用

三、温度传感器的应用:1.电熨斗思考与讨论：②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？答：熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用

三、温度传感器的应用:1.电熨斗温度传感器的应用——电饭锅测温仪温度——电信号光传感器的应用——鼠标器鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标移动时，滚球带动x、y

方向两个码盘转动，红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计

x、y两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。火灾报警器光———电流变化———控制电路通断非电学量———传感器———电学量———控制电路通断二、常见的传感器元件：1、光敏电阻：入射光变强，阻值减小2、热敏电阻：随温度的升高，阻值减小金属热电阻：随温度的升高，阻值增大3、霍尔效应：将磁学量（B)转化为电学量(U)三、传感器的应用：力传感器-------电子秤声传感器-------话筒温度传感器----电熨斗、电饭煲、测温仪光传感器-------鼠标、火灾报警器膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生随声波变化的感应电流。1、动圈式话筒：音圈二、声传感器的应用——话筒金属膜片永久磁铁工作原理:电磁感应.1.话筒的作用是把______信号转化为___信号。

2.动圈式话筒的工作原理：声音

电磁感应电

3.电容式话筒的工作原理：电容发生变化4.驻极式话筒的工作原理：电介质极化二、声传感器的应用——话筒2、电容式话筒：原理:Q是绝缘支架,薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻两端就输出了与声音变化规律相同的电压.优点：保真度好绝缘支架薄金属膜固定电极3、驻极体话筒：原理:电介质极化.(它由内部的驻极体塑料膜感受声波.工作电压:3～6V.)＋＋＋－－－特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上驻极体背极塑料膜空隙较弱的声音扩音器扬声器例题1：（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例2.

惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。1.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度（）

A.

方向向左，大小为kS/mB．方向向右，大小为kS/mC．方向向左，大小为2kS/mD.方向向右，大小为2kS/mD01010UP2.

若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上，当