第六章_第一节：传感器及其工作原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章第一节：传感器及其工作原理,1,、什么是传感器,如图有这一个装置，小盒子,A,的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁,B,放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡就熄灭。,问：请大家推测，盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象呢？,“干簧管”,干簧管是一种能够感知磁场的传感器。,阅读教材,2,、,3,段，并回答以下问题：,（,1,）什么是传感器,（,2,）传感器的作用是什么？,（,1,）,传感器：,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。,（,2,）,传感器的作用：,是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。,日常生活中的,传感器,电冰箱、电饭煲中的温度传感器,;,空调中的温度和湿度传感器,;,煤气灶中的煤气泄漏传感器,;,电视机和影碟机中的红外遥控器,;,照相机中的光传感器,;,汽车中燃料计和速度计等等。,转换器件,敏感元件,转换电路,电学量,非电物理量,2,光敏电阻,实验演示,：,光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。光照越强，电阻越小；反之越弱。,实验结论：,光敏电阻能够将,光学量,转化为电阻这个,电学量,介绍半导体材料,(,科学漫步,),载流子：,空穴、自由电子,导电原理：,当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的自由电子和空穴产生，于是导体性增强。,例：如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中,R,1,为光敏电阻，,R,2,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,R,1,时，信号处理系统获得高电压,B,当有光照射,R,1,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记数一次,D,信号处理系统每获得一次高电压就记数一次,AC,3,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,(,温度升高电阻增大）；半导体材料的导电性能随温度升高而增强温度升高电阻减小）。,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,3,、热敏电阻,热敏电阻的阻值会随着温度的升高而,_,，,具有负温度系数（还有一种是正温度系数。如果没有说明，就当是负温度系数热敏电阻）,热敏电阻,R-T,关系示意图,（,1,）材料：半导体,R,T,o,减小,（,2,）特性：,热敏电阻和金属热电阻能够把,_,这个热学量转换成为,电阻,这个电学量,温度,例：有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接到欧姆表两端，再用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（）,A,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,用黑纸包住元件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,用黑纸包住元件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,教材,53,页“说一说”,电容式传感器能够把,位移,这个力学量转化为电容这个,电学量,。,电容式位移传感器示意图,被测物体,x,电容器极板,电介质板,5,、霍尔元件,（,1,）材料：半导体 如：砷化铟,（,2,）工作原理图,N,M,F,B,E,I,U,H,霍尔元件工作原理图,（,3,）霍尔电压,:,d,薄片厚度,K,霍尔系数,其大小与元件的材料有关。,霍尔元件能够把,_,这个磁学量转换为,_,这个电学量,磁感应强度,电压,4,霍尔元件,在霍尔效应中产生的电压叫,霍尔电压,已知半导体薄片的宽度为,d,，垂直于侧面的磁场强度大小为,B,，方向如图，现通入恒定电流大小为,I,，方向向右，导体单位体积内的载流子数为,n,，求上下表面的电势差，并判断那一面电势高？,令：,则：,1,、传感器的概念：,小结：,2,、传感器的工作原理：,3,、敏感元件：,（,1,）,光敏电阻 （,光电传感器,）,（,2,）,热敏电阻和热电阻（,温度传感器,）,（,3,）,电容式传感器（,位移传感器,）,（,4,）,霍尔元件（,磁传感器,）,非电学量,敏感元件,转换电路,电学量,非电学量 电学量，或转换为电路的通断。,填空：,力敏传感器,接受,信息，并转化为电信号,.,接受,信息，并转化为电信号,位移传感器,光敏传感器,接受,信息，并转化为,。,接受,信息，并转化为,。,声敏传感器,力,位置,电信号,光,电信号,声,三、例题,例,1,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（）,A,B,A,.,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,答案,AC,例,2,：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中,R,2,为用半导体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,R,2,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,变小，,U,变小,C.,I,变小，,U,变大,D,.,I,变大，,U,变小,R,1,R,2,R,3,A,a,b,E,r,B,解析,：当,R,2,处,出现火情时，该处温度升高。,R,2,为,热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，该电阻两端电压减小，故,R,3,两端电压减小，所以电流表示数减小。即,U,减小，,I,减小。,友情提示,：掌握各种元件的特性和闭合电路的动态分析是解题的关键,R,1,R,2,R,3,A,a,b,E,r,