《【物理】6.1 傳感器及其工作原理.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第六章傳感器第一節(jié)傳感器及其工作原理人教版選修3-2列舉生活中的一些自動(dòng)控制實(shí)例，遙控器控制電視開(kāi)關(guān)日光控制路燈的開(kāi)關(guān)聲音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開(kāi)關(guān)等自動(dòng)門等安檢門一、什么是傳感器（1）什么是傳感器？（以干簧管為例引入）干簧管可以控制燈的熄滅磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化簧片的磁化和去磁電路的通斷干簧繼電器的應(yīng)用事例：實(shí)驗(yàn)電源的過(guò)載保護(hù)(無(wú)需保險(xiǎn)絲)出示一只音樂(lè)茶杯，茶杯平放桌上時(shí)，無(wú)聲無(wú)息，提起茶杯，茶杯邊播放悅耳的音樂(lè)，邊閃爍著五彩的光芒。演示：音樂(lè)茶杯的工作開(kāi)關(guān)又在哪里？開(kāi)啟的條件是什么？干簧管和音樂(lè)茶杯能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類元件或組件。能

2、夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類元件或組件。用書擋住底部（不與底部接觸），音樂(lè)停止，可見(jiàn)音樂(lè)茶杯受光照強(qiáng)度的控制。光照變化（光強(qiáng)變化）?光照時(shí)光敏電阻阻值減小?電路接通，音樂(lè)響起。傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷。傳感器的定義：（2）傳感器的作用是什么？傳感器的作用鏈輪是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或電路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)很方便地測(cè)量、傳輸、處理和控制。非電學(xué)量→傳感器→電學(xué)量角度位移速度壓力溫度濕度聲強(qiáng)光照傳感器電壓電流電阻電容非電學(xué)量敏

3、感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量（3）傳感器的工作原理二、常見(jiàn)制作傳感器的元件1、干簧管：是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材P57的內(nèi)容，思考問(wèn)題：（1）光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)？（2）光敏電阻受到光照時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化？怎樣解釋？（3）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？（4）如下圖所示，隨著光照強(qiáng)度的增加，多用表的指針將如何偏轉(zhuǎn)？2、光敏電阻Ω演示實(shí)驗(yàn)：將光敏電阻和多用表的歐姆檔相連，隨著光照不同，表有何變化？（1）光敏電阻的電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)。（2）光敏電阻受到光照時(shí)電阻會(huì)變小。硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光

4、照增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好。（3）光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。（4）隨著光照強(qiáng)度的增加，多用表的指針偏角逐漸變大。光敏電阻工作原理：光照增強(qiáng)半導(dǎo)體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加材料的電阻率減小三．熱敏電阻和金屬熱電阻根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)并結(jié)合教材58頁(yè)有關(guān)內(nèi)容，思考問(wèn)題：（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系是否相同？（2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？（4）隨著熱水倒入多少的不同，歐姆表有何變化？演示實(shí)驗(yàn)：將熱敏電阻和多用表的歐姆檔相連，把熱敏電阻放到剩水的杯中，向

5、杯里倒入熱水，（1）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系不相同。金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測(cè)量范圍較??；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測(cè)量范圍較大，但靈敏度較差。（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)囟冗@個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化電阻量這個(gè)電學(xué)量。（4）隨著水溫升高，平板烘干機(jī)多用表的指針偏角逐漸變大熱敏電阻和金屬熱電阻的溫度曲線。電容式傳感器能夠把位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。插入電介質(zhì)，電容增大四．霍爾元件一個(gè)確定的霍爾元件的d、k、為定值，再保持I不變，則UH的變化就與B成

6、正比。這樣，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。推導(dǎo)霍爾電壓的公式設(shè)載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達(dá)式為①載流子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個(gè)側(cè)面出現(xiàn)電勢(shì)差載流子受到的電場(chǎng)力為②當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，即由①②式得③式中的nq與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對(duì)于確定的導(dǎo)體，nq是常數(shù)。令④則上式可寫為小結(jié)1．制作傳感器需要的敏感元件有光敏電阻、熱敏電阻與金屬熱電阻、霍爾元件等。2．光敏電阻的阻值隨光的強(qiáng)度增大而

7、減小。光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。3．熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減??；金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大。熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。4．霍爾元件的霍爾電壓公式為：霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。5．電容式傳感器能夠把位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量例1、如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（）A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號(hào)處

8、理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC例