湖南省長郡中學高中物理第六章第一節(jié)傳感器及其工作原理課

1、湖南長郡衛(wèi)星遠程學校湖南長郡衛(wèi)星遠程學校制作112010年下學期傳感器工作原理傳感器工作原理實驗一一 、傳感器簡介、傳感器簡介 1.什么是傳感器什么是傳感器?傳感器是指這樣一類元件：它能夠傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等等_，并能把它們按照一定，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等的規(guī)律轉換為電壓、電流等_，或轉換為電路的通斷?；蜣D換為電路的通斷。 一一 、傳感器簡介、傳感器簡介 1.什么是傳感器什么是傳感器?傳感器是指這樣一類元件：它能夠傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分感受諸如力、溫度、

2、光、聲、化學成分等等_，并能把它們按照一定，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等的規(guī)律轉換為電壓、電流等_，或轉換為電路的通斷?；蜣D換為電路的通斷。 一一 、傳感器簡介、傳感器簡介 非電學量非電學量1.什么是傳感器什么是傳感器?傳感器是指這樣一類元件：它能夠傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等等_，并能把它們按照一定，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等的規(guī)律轉換為電壓、電流等_，或轉換為電路的通斷?；蜣D換為電路的通斷。 一一 、傳感器簡介、傳感器簡介 1.什么是傳感器什么是傳感器?電學量電學量非電學量非電學量2.分類

3、分類 它一般可分為光敏、熱敏、它一般可分為光敏、熱敏、聲音（話筒）、力學、電磁、生聲音（話筒）、力學、電磁、生物等各類元件。物等各類元件。 溫溫度度傳傳感感器器明明火火探探測測器器離離子子感感煙煙器器電電子子秤秤傳感器的作用是把非電學量轉化為電傳感器的作用是把非電學量轉化為電學量或電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地學量或電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地測測量、傳輸、處理和控制量、傳輸、處理和控制。非電學量非電學量傳感器傳感器電學量電學量 溫度溫度濕度濕度聲強聲強光照光照 傳感器傳感器電壓電壓電流電流電阻電阻電容電容3. 傳感器的作用是什么？傳感器的作用是什么？角度角度位移位移速度速度壓力壓力光敏電阻實物

4、圖光敏電阻實物圖1. 光敏電阻光敏電阻二、制作傳感器的常用元器件二、制作傳感器的常用元器件光敏電阻實物圖光敏電阻實物圖二、制作傳感器的常用元器件二、制作傳感器的常用元器件1. 光敏電阻光敏電阻(1)特性：特性：(1)特性：光敏電阻對光敏感。當改變光特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨一般隨著光照強度的增大電阻值著光照強度的增大電阻值_。(1)特性：光敏電阻對光敏感。當改變光特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨一般隨著光照強度的增大電阻值著光照強度的增大電阻值_。減

5、小減小減小減小(1)特性：光敏電阻對光敏感。當改變光特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨一般隨著光照強度的增大電阻值著光照強度的增大電阻值_。(2)材料：制作光敏電阻的材料一般為半材料：制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘。導體。如：硫化鎘。 (1)特性：光敏電阻對光敏感。當改變光特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨一般隨著光照強度的增大電阻值著光照強度的增大電阻值_。(2)材料：制作光敏電阻的材料一般為半材料：制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘。導

6、體。如：硫化鎘。 (3)半導體的導電原理：半導體靠其中的半導體的導電原理：半導體靠其中的_（自由電子和空穴）來導電。（自由電子和空穴）來導電。光敏電阻能夠把光照強弱這個光敏電阻能夠把光照強弱這個_轉換為電阻這個電學量。轉換為電阻這個電學量。減小減小(1)特性：光敏電阻對光敏感。當改變光特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨一般隨著光照強度的增大電阻值著光照強度的增大電阻值_。(2)材料：制作光敏電阻的材料一般為半材料：制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘。導體。如：硫化鎘。 (3)半導體的導電原理：半導體靠其中的半導體的導電

7、原理：半導體靠其中的_（自由電子和空穴）來導電。（自由電子和空穴）來導電。光敏電阻能夠把光照強弱這個光敏電阻能夠把光照強弱這個_轉換為電阻這個電學量。轉換為電阻這個電學量。載流子載流子減小減小(1)特性：光敏電阻對光敏感。當改變光特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨一般隨著光照強度的增大電阻值著光照強度的增大電阻值_。(2)材料：制作光敏電阻的材料一般為半材料：制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘。導體。如：硫化鎘。 (3)半導體的導電原理：半導體靠其中的半導體的導電原理：半導體靠其中的_（自由電子和空穴）來導電。（自由電

8、子和空穴）來導電。光敏電阻能夠把光照強弱這個光敏電阻能夠把光照強弱這個_轉換為電阻這個電學量。轉換為電阻這個電學量。光學量光學量載流子載流子減小減小【例例】如圖如圖613所示為光敏電阻自所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，為光敏電阻，R2為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是（是（ ）【特別提示特別提示】光敏電阻的阻值隨光光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小照強度的增大而減小AR1R2信號處信號處理系統(tǒng)理系統(tǒng)A. 當有當有光照射光照射R1時，時，信號處理系信號處理系統(tǒng)獲得高電統(tǒng)獲得高電壓壓B. 當有光照射當有光照射R1

9、時，信號處理系統(tǒng)獲得時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓低電壓C. 信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次數(shù)一次D. 信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次數(shù)一次AR1R2信號處信號處理系統(tǒng)理系統(tǒng)2. 熱敏電阻熱敏電阻(1)材料：半導體材料：半導體2. 熱敏電阻熱敏電阻(1)材料：半導體材料：半導體(2)特性：特性：熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而而_，具有負溫度系數(shù)。，具有負溫度系數(shù)。2. 熱敏電阻熱敏電阻(1)材料：半導體材料：半導體(2)特性：特性：熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高熱敏電阻的阻值會隨著溫度的

10、升高而而_，具有負溫度系數(shù)。，具有負溫度系數(shù)。減小減小2. 熱敏電阻熱敏電阻(1)材料：半導體材料：半導體(2)特性：特性：熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而而_，具有負溫度系數(shù)。，具有負溫度系數(shù)。減小減小熱敏電阻熱敏電阻R-T關系示意圖關系示意圖2. 熱敏電阻熱敏電阻(1)材料：半導體材料：半導體(2)特性：特性：熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而而_，具有負溫度系數(shù)。，具有負溫度系數(shù)。減小減小熱敏電阻熱敏電阻R-T關系示意圖關系示意圖RTO2. 熱敏電阻熱敏電阻(1)材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。(2

11、)特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升 高而高而_，具有正溫度系數(shù)。，具有正溫度系數(shù)。3. 金屬熱電阻金屬熱電阻(1)材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。(2)特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升 高而高而_，具有正溫度系數(shù)。，具有正溫度系數(shù)。增大增大3. 金屬熱電阻金屬熱電阻(1)材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。(2)特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升 高而高而_，具有正溫度系數(shù)。，具有正溫度系數(shù)。增大增大金屬熱電阻金屬熱電

12、阻R-T關系示意圖關系示意圖3. 金屬熱電阻金屬熱電阻(1)材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。(2)特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升 高而高而_，具有正溫度系數(shù)。，具有正溫度系數(shù)。增大增大金屬熱電阻金屬熱電阻R-T關系示意圖關系示意圖3. 金屬熱電阻金屬熱電阻ORT(1)材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。(2)特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升 高而高而_，具有正溫度系數(shù)。，具有正溫度系數(shù)。增大增大金屬熱電阻金屬熱電阻R-T關系示意圖關系示意圖熱敏電阻和金屬

13、熱電阻能夠把熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把_這個熱學量轉換成為電阻這個電學量這個熱學量轉換成為電阻這個電學量3. 金屬熱電阻金屬熱電阻ORT(1)材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。材料：金屬熱電阻是用金屬做成的。(2)特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升 高而高而_，具有正溫度系數(shù)。，具有正溫度系數(shù)。增大增大金屬熱電阻金屬熱電阻R-T關系示意圖關系示意圖熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把_這個熱學量轉換成為電阻這個電學量這個熱學量轉換成為電阻這個電學量溫度溫度3. 金屬熱電阻金屬熱電阻ORT電容式位移傳感器能夠把物體電容式位移傳感器能夠把物體_這

14、個力學量轉換為這個力學量轉換為_這個電學量。這個電學量。4. 電容式位移傳感器電容式位移傳感器電容器極板電容器極板x電容式位移傳感器示意圖電容式位移傳感器示意圖電介質板電介質板被測物體被測物體電容式位移傳感器能夠把物體電容式位移傳感器能夠把物體_這個力學量轉換為這個力學量轉換為_這個電學量。這個電學量。位移位移4. 電容式位移傳感器電容式位移傳感器電容器極板電容器極板x電容式位移傳感器示意圖電容式位移傳感器示意圖電介質板電介質板被測物體被測物體4. 電容式位移傳感器電容式位移傳感器電容式位移傳感器能夠把物體電容式位移傳感器能夠把物體_這個力學量轉換為這個力學量轉換為_這個電學量。這個電學量。位

15、移位移電容電容電容器極板電容器極板x電容式位移傳感器示意圖電容式位移傳感器示意圖電介質板電介質板被測物體被測物體5. 霍爾元件霍爾元件(1)材料：半導體；材料：半導體； 如：砷化銦如：砷化銦 5. 霍爾元件霍爾元件(1)材料：半導體；材料：半導體； 如：砷化銦如：砷化銦 (2)工作原理圖工作原理圖 5. 霍爾元件霍爾元件霍爾元件大圖霍爾元件大圖IFMNEUHBdIBkUH (1)材料：半導體；材料：半導體； 如：砷化銦如：砷化銦 (2)工作原理圖工作原理圖 (3)霍爾電壓霍爾電壓:5. 霍爾元件霍爾元件霍爾元件大圖霍爾元件大圖IFMNEUHBdIBkUH (1)材料：半導體；材料：半導體； 如

16、：砷化銦如：砷化銦 (2)工作原理圖工作原理圖 (3)霍爾電壓霍爾電壓:k為比例系數(shù)，稱為為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)霍爾系數(shù)其大小其大小與元件的材料有關。與元件的材料有關。5. 霍爾元件霍爾元件霍爾元件大圖霍爾元件大圖IFMNEUHB一個霍爾元件的一個霍爾元件的d、k為定值，再保為定值，再保持持I恒定，則恒定，則UH 的變化就與的變化就與B成正比。因成正比。因此霍爾元件又稱此霍爾元件又稱磁敏元件磁敏元件?；魻栐軌虬鸦魻栐軌虬裚這個這個磁學量轉換為磁學量轉換為_這個電學量。這個電學量。一個霍爾元件的一個霍爾元件的d、k為定值，再保為定值，再保持持I恒定，則恒定，則UH 的變化就與的變化就與

17、B成正比。因成正比。因此霍爾元件又稱此霍爾元件又稱磁敏元件磁敏元件?；魻栐軌虬鸦魻栐軌虬裚這個這個磁學量轉換為磁學量轉換為_這個電學量。這個電學量。磁感應強度磁感應強度一個霍爾元件的一個霍爾元件的d、k為定值，再保為定值，再保持持I恒定，則恒定，則UH 的變化就與的變化就與B成正比。因成正比。因此霍爾元件又稱此霍爾元件又稱磁敏元件磁敏元件?；魻栐軌虬鸦魻栐軌虬裚這個這個磁學量轉換為磁學量轉換為_這個電學量。這個電學量。磁感應強度磁感應強度電壓電壓小結：小結：小結：小結：1. 傳感器的概念：傳感器的概念：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電學量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。小結：小結：1. 傳感器的概念：傳感器的概念：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電