高二物理3-2第六章传感器

1、人教版新课标高中物理选修人教版新课标高中物理选修3-23-2生活中常见传感器生活中常见传感器一、什么是传感器一、什么是传感器阅读课本思考问题：阅读课本思考问题：（1 1）什么是传感器？）什么是传感器？（2 2）传感器的作用是什么？）传感器的作用是什么？传感器是指这样一类元件：它能够感传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如知诸如力、温度、光、声、化学成分力、温度、光、声、化学成分等非等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流电压、电流等电学量，或转化为等电学量，或转化为电路的通电路的通断断传感器的作用是传感器的作用是把非电学量转化为电把非电学量转化为电

2、学量或电路的通断学量或电路的通断，从而实现很方便地，从而实现很方便地测测量、传输、处理和控制量、传输、处理和控制二、几种制作传感器的元器件二、几种制作传感器的元器件(1)、材料：、材料：(2)、特点：、特点：(3)、作用：、作用：电阻率随光照强度变电阻率随光照强度变化，化，光照越强光照越强，导电，导电性能越好，性能越好，电阻越小。电阻越小。将非电学量将非电学量光照强度光照强度转换为电学量转换为电学量电阻电阻。多为半导体材料，如硫化镉。多为半导体材料，如硫化镉。1 1、光敏电阻、光敏电阻二、几种制作传感器的元器件二、几种制作传感器的元器件金属热电阻金属热电阻热敏电阻热敏电阻2、2 2、热敏电阻和

3、金属热电阻、热敏电阻和金属热电阻金属热电阻金属热电阻热敏电阻热敏电阻R电阻温度特性曲线金属金属热敏电阻热敏电阻T常用材料铂常用材料铂特点：金属电阻率随温特点：金属电阻率随温度升高而增大度升高而增大特点：温度升高，导电能力增强，特点：温度升高，导电能力增强，电阻变小。电阻变小。二者区别：二者区别：半导体材料半导体材料二、几种制作传感器的元器件二、几种制作传感器的元器件与热敏电阻相比，金属热电阻的化学与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，稳定性好， 测温范围大，但灵敏度测温范围大，但灵敏度较差。较差。共同作用：共同作用：将非电学量将非电学量温度温度转换为电学量转换为电学量电阻电阻3 3、电容式

4、传感器、电容式传感器二、几种制作传感器的元器件二、几种制作传感器的元器件电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图被测物体x x电容器极板电介质板作用作用将非电学量将非电学量位移位移转换为电学量转换为电学量电容电容。二、几种制作传感器的元器件二、几种制作传感器的元器件4 4、霍尔元件、霍尔元件NMFBEIUH（1）材料：半导体）材料：半导体 如：砷化铟如：砷化铟（2）工作原理图）工作原理图dkUHIB（3）霍尔电压）霍尔电压: :一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，再保持为定值，再保持I恒定，则恒定，则UH 的变的变化就与化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件成正比。因此霍尔元件又称

5、磁敏元件。k霍尔系数，与薄片材料有关霍尔系数，与薄片材料有关d薄片厚度薄片厚度1 1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中其中R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻此光电计数器为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（的基本工作原理是（ ）A A当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压B B当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压C C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D D信号处理系统每获得一次高电压

6、就记数一次信号处理系统每获得一次高电压就记数一次AC学以致用学以致用2 2：如图是一种火警报警的一部分电路示意图。：如图是一种火警报警的一部分电路示意图。其中其中R R2 2为用半导体热敏材料制成的传感器，电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，流表为值班室的显示器，a a、b b之间接报警器。之间接报警器。当传感器当传感器R R2 2所在处出现火情时，显示器的电流所在处出现火情时，显示器的电流I I、报警器两端的电压、报警器两端的电压U U的变化情况是（的变化情况是（ ）A A. .I I 变大，变大，U U 变大变大 B B. .I I 变小，变小，U U 变小变小 C.

7、C.I I 变小，变小，U U 变大变大 D D. .I I 变大，变大，U U 变小变小R1R2R3AabErB学以致用学以致用人教版新课标高中物理选修人教版新课标高中物理选修3-23-2传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式传感器传感器放大转放大转换电路换电路执行机构执行机构显示器显示器计算机系统计算机系统一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤（1）电子秤使用的测力装置是什么？它主要）电子秤使用的测力装置是什么？它主要由什么元件组成的？由什么元件组成的？（2）简述力传感器的工作原理。）简述力传感器的工作原理。（3）应变片能够把什么非电学量转化为什么）应变片能够把什么非电学量转化

8、为什么电学量？电学量？ 金属梁、应变片金属梁、应变片(半导体材料受力半导体材料受力形变时电阻变，拉伸时电阻变大形变时电阻变，拉伸时电阻变大 ，压，压缩时电阻变小缩时电阻变小)作用：将力作用：将力电阻电阻电压电压二、声传感器的应用二、声传感器的应用话筒话筒（1）话筒的作用是什么？）话筒的作用是什么？（2）说明动圈式话筒的工作原理。）说明动圈式话筒的工作原理。（3）说明电容式话筒的工作原理。）说明电容式话筒的工作原理。（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？优点？将声音信号转换为电信号将声音信号转换为电信号电磁感应电磁感应可动膜片电极随声波振动，改变电容，可动

9、膜片电极随声波振动，改变电容，从而形成变化的电流，电压。从而形成变化的电流，电压。原理同电容式话原理同电容式话 筒，工作电压筒，工作电压3-6V，体，体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高。积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高。三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用电熨电熨 斗斗双金属片温度传感器原理：双金属片温度传感器原理：利用两层金属的热膨胀系数不同，来控利用两层金属的热膨胀系数不同，来控制电路的通断。制电路的通断。日光灯启动器日光灯启动器电熨斗电熨斗四、温度传感器的应用四、温度传感器的应用电饭锅电饭锅(1)感温元件及其特点：感温元件及其特点：感温铁氧体，特点：常温下具有磁感温铁氧体，特点：常温

10、下具有磁性，温度升至居里点，失去磁性。性，温度升至居里点，失去磁性。(2)工作原理工作原理手动按下开关，感温磁体与永磁体吸引，手动按下开关，感温磁体与永磁体吸引，触点接触，电路闭合，当温度升至触点接触，电路闭合，当温度升至103时，感温磁体失去磁性与永磁体分离，时，感温磁体失去磁性与永磁体分离，电路断开，且断开后不会自动复位。电路断开，且断开后不会自动复位。五、温度传感器的应用五、温度传感器的应用测温仪测温仪热敏电阻热敏电阻金属热电阻金属热电阻热电偶热电偶红外敏感元件红外敏感元件(1)作用：作用：(2)常见测温元件常见测温元件温度传感器可以把温度传感器可以把温度信号温度信号转转换成换成电信号电

11、信号，再由指针式仪表，再由指针式仪表或数字式仪表显示出来由于电信或数字式仪表显示出来由于电信号可以远距离传输，所以应用温度号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温传感器可以进行远距离测温六、光传感器的应用六、光传感器的应用鼠标鼠标工作原理：鼠标在桌面上移动时，滚球的运动通工作原理：鼠标在桌面上移动时，滚球的运动通过滚轴带动码盘转动，红外接收管就收到断续的过滚轴带动码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲。红外线脉冲，输出相应的电脉冲。七、光传感器的应用七、光传感器的应用火灾报警器火灾报警器工作原理：平时，光电三极管收不到工作原理：平时，光电三极管收不到LED发发出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管，其有散射作用，使部分光线照射到光电三极管，其电阻变小，与传感器连接的电路检测发出这种变电阻变小，与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报化，就会发出警报七、光传感器的应用七、光传感器的应用火灾报警器火灾报警器传感器应用实例