常见传感器的工作原理及应用（高中物理教学课件）完整版4

谷歌机器人02.常见传感器的工作原理及应用图片区问题：什么是非电学量？答：力、温度、光照强度、声音、化学成份、位移、速度、磁场等问题：什么是电学量？答：电阻、电流、电压或者电路的通断一.光敏电阻光敏电阻：对光敏感的半导体材料制作的元件材料：硫化镉构造：把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的梳状电极，就形成一个简单的光敏电阻。特点：电阻率与所受光照的强度有关，硫化镉表面受到的光照强度不同时，两个电极间的电阻也不一样。实验结论：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化。原理：硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。功能：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。将一只光敏电阻接到多用电表的两端，选择开关置于倍率为×100的电阻挡。观察不同光照强度下电阻的情况。一.光敏电阻一.光敏电阻应用：光电计数器，光控开关A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。典型例题例1.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ABC典型例题例2.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计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次BD二.金属热电阻和热敏电阻1.金属热电阻：用金属制作的电阻材料：铂特点：金属的电阻率随温度的升高而增大，测温范围大，灵敏度较差。2.热敏电阻：用半导体材料制作的对温度敏感的元件材料：氧化锰等金属氧化物特点：温度上升时导电能力增强，电阻变小，阻值随温度的变化非常明显，灵敏度高，测温范围小二.金属热电阻和热敏电阻实验结论：热敏电阻在温度不同时电阻发生变化。原理：温度低时，载流子极少，导电性能差；随着温度的升高，载流子增多，导电性变好。功能：金属热电阻和热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。将一只热敏电阻接到多用电表的两端，选择开关置于倍率为×100的电阻挡。观察不同温度下电阻的情况。应用：温度计，温度报警器温度计：利用金属热电阻和热敏电阻的阻值与温度之间的对应关系，可用来测量温度。低油位报警装置：若给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮（图甲）。当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮（图乙）。通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。二.金属热电阻和热敏电阻练习使用温度传感器二.金属热电阻和热敏电阻温度报警器二.金属热电阻和热敏电阻三.电阻应变片1.电阻应变片：对受力敏感的材料制作的元件。材料：金属、半导体特点：金属电阻应变片的工作原理是金属的电阻应变效应；半导体电阻应变片的工作原理是半导体材料的压阻效应。金属的电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻发生变化的现象。压阻效应：当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。功能：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。原理：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片。在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。力F越大，输出的电压差值也就越大。电阻应变片应变片测力原理三.电阻应变片应用：电子秤，地磅……地磅隔离膜压力传感器陶瓷压力传感器电子秤三.电阻应变片四.电容传感器电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间的距离d以及极板间的电介质这三个因素。

如果某个物理量的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定这个物理量的变化，由此可以制成电容式传感器。角度传感器位移传感器液面深度传感器压力传感器典型例题例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霍尔元件：对磁场敏感的材料制作的元件材料：导体，半导体（砷化铟）原理：利用霍尔效应现象产生霍尔电压可求得磁感应强度的大小。功能：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。五.霍尔元件典型例题例4.

(多选)电动自行车是一种使用广泛的交通工具,其速度控制是通过转动右把手实现的,这种转动把手称为“霍尔转把”,属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等,截面如图甲。永久磁铁的左、右两侧分别为N、S极,开启电源时,在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压,形成电流,如图乙。随着转把的转动,其内部的永久磁铁也跟着转动,霍尔器件能输出控制车速的霍尔电压,已知电压与车速的关系如图丙。下列关于“霍尔转把”的说法正确的是（）A.为提高控制的灵敏度,应使永久磁铁的上、下端分别为N、S极。B.按图甲顺时针转动电动车的右把手(手柄转套),车速将变快。C.图乙中从霍尔器件的前、后面输出控制车速的霍尔电压。D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正、负极性对调,将影响车速控制。BC六.生活中的应用实例分析恒温箱火灾报警器加速度计话筒六.生活中的应用实例分析双金属片温度传感器感温铁氧体温度传感器例5.

(多选)如图电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知，下列说法中正确的是(

)A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触