高中物理 选择性必修二 第六章 第1节《传感器及其工作原理》认识传感器 常见传感器的原理及应用 课件

1、深圳市第七高级中学 刘春琴高二物理选修3-2第六章传感器6.1 传感器及其工作原理远在太空的宇宙飞船的动向都是由地面控制完成的，那么是什么东西让宇宙飞船“任人摆布”？又是什么东西让我们对杨利伟的生命特征“了如指掌”？2003年9月，全球现场直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘进程，一个小机器人通过了埃及最大的金字塔内一条狭窄的通道，试图揭开4600年前的秘密。图坦卡蒙的咒语:“不论是谁骚扰了法老的安宁，死神之翼将会降临在它的头上。”高二物理选修3-2第六章传感器6.1 传感器及其工作原理我们身边的传感器一.什么是传感器演示实验： 干簧管由两个软磁性簧片组成原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被

2、磁化，相互吸引而接通电路，干簧管能起到开关的作用。干簧管是一种能感知磁场的传感器，它利用磁场来控制电路的通断。一.什么是传感器1、概念：2、工作原理：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成份等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。3、意义： 便于测量、传输、处理和控制。一.什么是传感器如：小轿车里的传感器转换电路电信号敏感元件非电信号二.传感器的工作原理 温度 位移 速度 压力 磁场 光照 电流 电阻 电压 电容转换元件特性：对光敏感。当改变光照强度时，它的阻值也会随着改变。一般它的阻值会随着光照强度的增大而减小。1.光敏电阻三

3、.敏感元件材料：硫化镉（半导体材料）工作原理：硫化镉这种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好，电阻较大；随着光照的增强，载流子也增多，导电性变好，电阻变小。光照强弱电阻三.敏感元件光敏电阻光电传感器 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 例1答案：AC光电传感器的简单应用热敏电阻特性：它对温度敏感，它的阻值会随着温度的升高而变小。2.热敏电阻和金属热

4、电阻金属热电阻铂电阻特性：它对温度敏感，金属的阻值会随着温度的升高而增大。三.敏感元件材料：氧化锰是一种半导体材料材料：金属热敏电阻工作原理：金属热电阻铂电阻三.敏感元件半导体材料的电阻率随温度的升高而变小。温度电阻金属材料的电阻率随温度的升高而变大。热敏电阻和金属热电阻温度传感器答案：BC (多选)图示是观察阻值随温度变化情况的示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水,下列关于欧姆表示数的变化情况正确的是( ) A.如果R为金属热电阻，示数变大，且变化非常明显B.如果R为金属热电阻，示数变大，但变化不明显C.如果R为热敏电阻，示数变小，且变化非常明显D.如果R为热敏电阻，示数变小，且变化不明显

5、例2温度传感器的简单应用 如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用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()AI变大，U变大 BI变小，U变小CI变小，U变大 DI变大，U变小 例3答案：B报警器热敏电阻温度传感器的简单应用（1）测定角度 （2）测定液面高度h （3）测定压力F （4）测定位移x 三.敏感元件3.电容器位移电容 电容器电容式传感器高度压力角度工作原理：结构：彼此绝缘靠得很近的 两块极板组成电容式传感器的原理 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

6、容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片时，膜片会变形从而引起电容的变化，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 例4答案：BC电容式传感器的简单应用三.敏感元件结构材料：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。4.霍尔元件 特性：它对磁场敏感，敏感的结果可以使M、N之间出现电势差。工作原理：霍尔效应霍尔电压UH：三.敏感元件磁感应强度电压稳定时有：eE场 evB，又知导体中电流：InevSne

7、vhd，联立得：Ud薄片的厚度k霍尔系数霍尔元件 磁传感器令磁传感器的简单应用航空航天宇宙飞船 飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动等非电学量的检测都需要传感器来完成；资料显示：“阿波罗10”(1969年)飞船要对3295个参数进行检测，其中： 温度传感器559个 压力传感器140个 信号传感器501个 遥控传感器142个专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体1.我国在2018年全面建立“河长制”保护水资源。图示为非触摸式自动水龙头,人体进入感应范围水即出,人体离开感应范围水即停,节水效果显著,可达40%。其应用的传感器是()。 A.压力传感器B.光电传感器C.电容传感器D.温度传感器四.课堂练习答案：B四.课堂练习答案：BCD1、传感器的概念2、传感器的原理：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、力、角度、深度传感器） （4）霍尔元件 （磁传感器）五.课堂小结想想“我的一天”会遇见哪些传感器呢？家里：电视机、空调等的遥控器、全自动洗衣机、电饭煲、电子称、冰箱等等；外出：额温枪、感应水龙头、自动干手机、自动感应门、酒精浓度测试