江西省吉安市永丰中学高二人教物理选修32课件6.1传感器及其工作原理共23

1、6.1传感器及其工作原理,第六章 传感器,永丰中学物理组,第六章 传感器,自动门,引入新课,自动干手机,第六章 传感器,演示实验： 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发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。 盒子里有什么装置？,什么是传感器 ？,1、干簧管,第六章 传感器,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。,什么是传感器 ？,第六章 传感器,什么是传感器 ？,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

2、的通断。,第六章 传感器,什么是传感器 ？,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。,第六章 传感器,2、传感器的作用是什么？ 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。,非电学量传感器电学量,什么是传感器 ？,第六章 传感器,1、光敏电阻,制作传感器常用的敏感元件,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。,第六章 传感器,光敏电阻的工作原理,光敏电阻能够把光照强弱

3、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,第六章 传感器,例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,第六章 传感器,2、热敏电阻,特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有负温度系数,减小,制作传感器常用的敏感元件,第六章 传感器,金属热电阻,铂电阻

4、,制作传感器常用的敏感元件,第六章 传感器,热敏电阻或金属热电阻： 把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,制作传感器常用的敏感元件,电阻温度特性曲线,第六章 传感器,例2、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.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

5、同，这只元件一定是定值电阻,AC,第六章 传感器,如右图，被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位移的变化，就转换成了电容量的变化。,3、电容式传感器,电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量,第六章 传感器,例3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,第六章

6、传感器,霍尔元件,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。,霍尔元件,制作传感器常用的敏感元件,第六章 传感器,霍尔效应,定向移动的电荷受到方向 平行于侧面向里的洛伦兹力的 作用。在这个力的作用下，薄 片两个侧面上会累积起正负电 荷。,随着电荷积累，在内外侧 面间会形成一个逐渐增强的电 场,定向移动的电荷同时受到 洛伦兹力和电场力的作用,第六章 传感器,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,第六章 传感器,霍尔效应,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,第六章 传感器,例3、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？电势差是多少？,下表面,第六章 传感器,1、传感器的概念,小 结,2、传感器的工作原理：,3、敏感元件