物理选修传感器及其工作原理

关于物理选修传感器及其工作原理现象1：电子磅将汽车的质量自动以数字形式显示出来现象2：汽车受到振动后自动打开了报警器的开关思考：电子磅是如何感受到汽车的质量并准确的显示出来呢？汽车又是怎样感知到振动而打开报警器的开关呢？

第2页,共25页，2024年2月25日，星期天传感器及其工作原理第3页,共25页，2024年2月25日，星期天一、传感器简介

传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等_______，或转换为电路的通断。

1、什么是传感器非电学量电学量第4页,共25页，2024年2月25日，星期天

2、传感器的种类物理传感器、化学传感器、生物传感器一般来说，用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器其接受的是光、声波、压力等的物理信息称物理传感器代替嗅觉、味觉功能的传感器，则称化学传感器或生物传感器（按感受信息的学科特点不同）第5页,共25页，2024年2月25日，星期天第6页,共25页，2024年2月25日，星期天干簧管第7页,共25页，2024年2月25日，星期天转换电路物理信息化学信息生物信息电信号光信号敏感元件传感器3、传感器的工作原理第8页,共25页，2024年2月25日，星期天敏感元件传感元件信号调节转换电路辅助电路提供电源电学量非电学量输出传感器工作原理图记录，显示，执行机构等第9页,共25页，2024年2月25日，星期天光敏电阻实物图1、光敏电阻二、制作传感器的常用元器件点击放大第10页,共25页，2024年2月25日，星期天阅读教材P52的内容，思考问题：（1）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。二、光敏电阻第11页,共25页，2024年2月25日，星期天1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上物品，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（AD）（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记数一次（D）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次AR1R2信号处理系统图3第12页,共25页，2024年2月25日，星期天三．热敏电阻和金属热电阻阅读教材53页有关内容，思考问题：（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？（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低半导体材料的导电性能随温度升高而变好第13页,共25页，2024年2月25日，星期天（2）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。（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量(温度)转化为电阻这个电学量。第14页,共25页，2024年2月25日，星期天2：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2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变小，U变小C.

I变小，U变大D.

I变大，U变小R1R2R3AabErB第15页,共25页，2024年2月25日，星期天电阻温度：第16页,共25页，2024年2月25日，星期天4、电容式位移传感器电容式位移传感器能够把物体_____这个力学量转换为_____这个电学量位移电容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第17页,共25页，2024年2月25日，星期天

电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传感器。图甲是测量

的电容式传感器，原理是

。

定片θ甲图乙是测量

的电容式传感器，原理是

。金属芯线电介质导电液体乙h第18页,共25页，2024年2月25日，星期天图丙是测量

的电容式传感器，原理是

。

固定电极可动电极F丙压力F由于C∝1/d，压力F作用在可动电极上，引起极板间距d的变化，通过测出C的变化，测量压力F的变化。第19页,共25页，2024年2月25日，星期天3、随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为（）

A.改变了湿度B.改变了温度C.改变了磁场D.改变了电容

D第20页,共25页，2024年2月25日，星期天5、霍尔元件（1）材料：半导体如：砷化铟（2）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图（3）霍尔电压:K为比例系数，称为霍尔系数其大小与元件的材料有关。一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件。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第21页,共25页，2024年2月25日，星期天1、传感器的概念：五、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器件转换电路电学量传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，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。结束第22页,共25页，2024年2月25日，星期天

传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一、传感器的含义非电学量传感器放大转换电路电学量执行机构显示器(指针式电表)(数字屏)计算机系统传感器应用的一般模式:第23