《传感器及其工作原理》精品课件.ppt

1、,6.1 传感器及其工作原理,第六章 传感器,学习目标：,1、知道什么是传感器 2、知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔元件 3、知道传感器的工作原理,自动门,一、 引入新课,自动干手机,观察生活中的实例：,想一想：生活中还有哪些利用传感器的例子？,A,4,酒精含量测试仪,雷达测速仪,电子秤,红外线温度计,原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用,演示实验： 同学们观察实验，思考如何来解释观察到的实验现象？,磁信号,电路的通断,干簧管,二、 探究规律,一种防盗门报警电路,干簧管,阅读课本第52页的内容，思考以下问题，然后自主回答： （1）什么

2、是传感器？ （2）传感器的作用是什么？ (3) 利用传感器有什么优点？,（一）什么是传感器？,1.传感器的定义：,传感器是指这样一类元件：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。,非电学量 电学量,3、特点（优点）：,易测量、易传输、易处理、易控制,2、传感器的作用：,（1）光敏电阻由什么物质制成？它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？ （3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？,二、敏感元件,1、光敏电阻,阅读课本第53页的内容，思考以下问题，然后自主回答：,光敏电阻,制作传感器常用的敏感

3、元件,特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。,实验观察：光敏电阻在暗环境和强光照射下，电阻有什么不同？,1、光敏电阻,光敏电阻的工作原理,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。,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；随着光照的增强，载流子也增多，导电性变好,如图614所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央若用不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向_(选填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rt，表针将向_(选填“左”

4、或“右”)转动,练一练：,左,右,（1）半导体材料与金属导体的导电性能随温度的变化有什么不同？ （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？,二、敏感元件,2、热敏电阻和金属热电阻,阅读课本第53页的内容，思考以下问题，然后自主回答：,热敏电阻,特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_,减小,实验观察：把热敏电阻放入热水中，随着温度的升高，电阻如何变化？,（1）热敏电阻,金属热电阻,铂电阻,规律：电阻随温度的升高而增大。,优缺点：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。,（2）

5、金属热电阻,A,16,AB中可能接了定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件中的一个。 1、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_ 2、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_ 3、先置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化；再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_,热敏电阻,定值电阻,光敏电阻,练一练：,1、什么是霍尔元件？ 2、什么是霍尔电压？霍尔电压的计算公式是什么？ 3、霍尔元件的作用是什么？,3、霍尔元件,同学们阅读课本第55页部分，思考回答以下问题：,制作传感器常用的敏感元件,在一个很小

6、的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。,霍尔元件,3、霍尔元件,霍尔效应,当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面 间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定 的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍 尔电压,可以证明，霍尔电压UH：,d薄片的厚度 k霍尔系数,霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？,下表面,练一练：,电容式位移传感器,电容式位移传感器把力学量（位移）转

7、换为电学量（电容）.,被测物体,x,电容器极板,电介质板,下图是一种电容式位移传感器，请简单说一下它的工作原理.,说一说：,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,练一练：,1、传感器：,2）原理：,2、敏感元件： （1）光敏电阻 （光电传感器） （2）热敏电阻 （温度传感器） （3）霍尔元件 （磁传感器） （

8、4）电容器 （位移传感器）,非电学量,敏感元件,转换电路,电学量,非电学量 电学量,1）概念：,转换为,6.1 传感器及其工作原理 小结,1.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,三、迁移运用,2、如图615所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时( ) AR1两端的电压增大 B电流表的示数增大 C小灯泡的亮度变强 D小灯泡的亮度变弱,C,3、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 BR2中电流减小 C小灯泡变亮 D电路的路端电压增大,ABC,4：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