第五章 传感器-高二物理课件 (共18张PPT) （人教版2023选择性必修第二册）

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第五章传感器

5.1认识传感器

5.2传感器的工作原理及应用

传感器的种类及工作原理

01

02

03

传感器的应用

考点简介

【实验导入】

干簧管

干簧管是一种能够感知磁场的传感器。它把磁场的有无转换为电路的通断，那么到底什么是传感器？

一、认识传感器

请自读课本89-90页“神奇的传感器”，思考下列问题：

1、课本中介绍了哪几个生活中的实例？他们分别是把什么物理量转化为什么物理量？

2、什么是传感器？

“声控—光控”开关

自动门

“便携式酒精检测仪”

声音或光信号转换为电信号

光或压力信号转换为电信号

化学成分的浓度转换为电信号

人的感觉器官和传感器类比

1、传感器是能够感知诸非电学量如力、温度、光、声、化学成分等，并把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，如电压、电流等电学量，或电路的通断等。这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作。

2、传感器的作用：将非电学量转换为电学量，可以方便地实现测量、传输、处理和控制。

一、认识传感器

二、传感器的组成与应用模式

请自读课本92页“传感器的组成与应用模式”，思考：

传感器由哪两部分组成？传感器应用的一般模式是什么？

1.传感器的基本组成部分：

敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。

转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。

2.传感器应用的一般模式--感、传、用

三、传感器的种类及工作原理

1.根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。

利用温度传感器制成的电子体温计

利用压力传感器制成的电子秤

利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器

利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪

手机里的传感器

机器人

话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗

敏感元件

振动膜片

转换元件

固定电极

转换电路

电阻电源

三、传感器的种类及工作原理

2.常见敏感元件及特性

(1)光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大。

光电计数器

温度计

(2)热敏电阻和金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大,热敏电阻的阻值随温度升高而减小。

(3)电容器:平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为电容变化。例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化。

二、传感器的种类及工作原理

电容决定式

二、传感器的种类及工作原理

(4)霍尔元件:能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件。

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

b

例1、如图所示,一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数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变大,U变小

C.I变小,U变大D.I变小,U变小

D

【课堂检测】

【解析】:R2所在处出现火情时,温度升高,则R2的阻值减小。R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓,故显示器的电流I变小,由U=E-I干r,I干变大,知U变小,故选项D正确。

例2、（多选）如图所示,某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,R2为定值电阻,A、B接监控装置。则()

A.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压升高

B.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压降低

C.当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压

D.当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压

BC

【课堂检测】

【解析】:R1是光敏电阻,有光照射时,阻值变小,当有人通过而遮蔽光线时,R1的阻值变大,回路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故A错误,B正确;由闭合电路欧姆定律得:U=E-I(R1+r),当仅增大R2的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的电压U增大,故C正确;当仅减小R2的阻值时,电路中的电流增大,A、B间的电压U减小,故D错误。故应选BC。

（2023太原一模）.图甲所示的是由导电的多晶硅制成的电容加速度传感器。图乙是其原理图，传感器可以看成由两个电容C1、C2组成，当传感器有沿着箭头方向的加速度时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变。下列对这个传感器描述正确的是（