高中物理 選擇性必修二 第六章 第1節(jié)《傳感器及其工作原理》認(rèn)識(shí)傳感器 常見(jiàn)傳感器的原理及應(yīng)用 課件

1、深圳市第七高級(jí)中學(xué) 劉春琴高二物理選修3-2第六章傳感器6.1 傳感器及其工作原理遠(yuǎn)在太空的宇宙飛船的動(dòng)向都是由地面控制完成的，那么是什么東西讓宇宙飛船“任人擺布”？又是什么東西讓我們對(duì)楊利偉的生命特征“了如指掌”？2003年9月，全球現(xiàn)場(chǎng)直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘進(jìn)程，一個(gè)小機(jī)器人通過(guò)了埃及最大的金字塔內(nèi)一條狹窄的通道，試圖揭開4600年前的秘密。圖坦卡蒙的咒語(yǔ):“不論是誰(shuí)騷擾了法老的安寧，死神之翼將會(huì)降臨在它的頭上?！备叨锢磉x修3-2第六章傳感器6.1 傳感器及其工作原理我們身邊的傳感器一.什么是傳感器演示實(shí)驗(yàn)： 干簧管由兩個(gè)軟磁性簧片組成原理：當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被

2、磁化，相互吸引而接通電路，干簧管能起到開關(guān)的作用。干簧管是一種能感知磁場(chǎng)的傳感器，它利用磁場(chǎng)來(lái)控制電路的通斷。一.什么是傳感器1、概念：2、工作原理：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(xué)成份等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。3、意義： 便于測(cè)量、傳輸、處理和控制。一.什么是傳感器如：小轎車?yán)锏膫鞲衅鬓D(zhuǎn)換電路電信號(hào)敏感元件非電信號(hào)二.傳感器的工作原理 溫度 位移 速度 壓力 磁場(chǎng) 光照 電流 電阻 電壓 電容轉(zhuǎn)換元件特性：對(duì)光敏感。當(dāng)改變光照強(qiáng)度時(shí)，它的阻值也會(huì)隨著改變。一般它的阻值會(huì)隨著光照強(qiáng)度的增大而減小。1.光敏電阻三

3、.敏感元件材料：硫化鎘（半導(dǎo)體材料）工作原理：硫化鎘這種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好，電阻較大；隨著光照的增強(qiáng)，載流子也增多，導(dǎo)電性變好，電阻變小。光照強(qiáng)弱電阻三.敏感元件光敏電阻光電傳感器 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計(jì)數(shù)一次 D信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 例1答案：AC光電傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用熱敏電阻特性：它對(duì)溫度敏感，它的阻值會(huì)隨著溫度的升高而變小。2.熱敏電阻和金屬熱

4、電阻金屬熱電阻鉑電阻特性：它對(duì)溫度敏感，金屬的阻值會(huì)隨著溫度的升高而增大。三.敏感元件材料：氧化錳是一種半導(dǎo)體材料材料：金屬熱敏電阻工作原理：金屬熱電阻鉑電阻三.敏感元件半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而變小。溫度電阻金屬材料的電阻率隨溫度的升高而變大。熱敏電阻和金屬熱電阻溫度傳感器答案：BC (多選)圖示是觀察阻值隨溫度變化情況的示意圖?，F(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?下列關(guān)于歐姆表示數(shù)的變化情況正確的是( ) A.如果R為金屬熱電阻，示數(shù)變大，且變化非常明顯B.如果R為金屬熱電阻，示數(shù)變大，但變化不明顯C.如果R為熱敏電阻，示數(shù)變小，且變化非常明顯D.如果R為熱敏電阻，示數(shù)變小，且變化不明顯

5、例2溫度傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 如圖所示是一火警報(bào)警器的一部分電路示意圖，其中R2為用熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()AI變大，U變大 BI變小，U變小CI變小，U變大 DI變大，U變小 例3答案：B報(bào)警器熱敏電阻溫度傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用（1）測(cè)定角度 （2）測(cè)定液面高度h （3）測(cè)定壓力F （4）測(cè)定位移x 三.敏感元件3.電容器位移電容 電容器電容式傳感器高度壓力角度工作原理：結(jié)構(gòu)：彼此絕緣靠得很近的 兩塊極板組成電容式傳感器的原理 傳感器是一種采集信號(hào)的重要器件，如圖是一種測(cè)定壓力的電

6、容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片時(shí)，膜片會(huì)變形從而引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（ ）A當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小B當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大C若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化D若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化 例4答案：BC電容式傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用三.敏感元件結(jié)構(gòu)材料：在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（如砷化銦）薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N就成為一個(gè)霍爾元件。4.霍爾元件 特性：它對(duì)磁場(chǎng)敏感，敏感的結(jié)果可以使M、N之間出現(xiàn)電勢(shì)差。工作原理：霍爾效應(yīng)霍爾電壓UH：三.敏感元件磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓穩(wěn)定時(shí)有：eE場(chǎng) evB，又知導(dǎo)體中電流：InevSne

7、vhd，聯(lián)立得：Ud薄片的厚度k霍爾系數(shù)霍爾元件 磁傳感器令磁傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用航空航天宇宙飛船 飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場(chǎng)、振動(dòng)等非電學(xué)量的檢測(cè)都需要傳感器來(lái)完成；資料顯示：“阿波羅10”(1969年)飛船要對(duì)3295個(gè)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，其中： 溫度傳感器559個(gè) 壓力傳感器140個(gè) 信號(hào)傳感器501個(gè) 遙控傳感器142個(gè)專家說(shuō)：整個(gè)宇宙飛船就是高性能傳感器的集合體1.我國(guó)在2018年全面建立“河長(zhǎng)制”保護(hù)水資源。圖示為非觸摸式自動(dòng)水龍頭,人體進(jìn)入感應(yīng)范圍水即出,人體離開感應(yīng)范圍水即停,節(jié)水效果顯著,可達(dá)40%。其應(yīng)用的傳感器是()。 A.壓力傳感器B.光電傳感器C.電容傳感器D.溫度傳感器四.課堂練習(xí)答案：B四.課堂練習(xí)答案：BCD1、傳感器的概念2、傳感器的原理：3、敏感元件： （1）光敏電阻 （光電傳感器） （2）熱敏電阻和熱電阻 （ 溫度傳感器） （3）電容式傳感器 （位移、力、角度、深度傳感器） （4）霍爾元件 （磁傳感器）五.課堂小結(jié)想想“我的一天”會(huì)遇見(jiàn)哪些傳感器呢？家里：電視機(jī)、空調(diào)等的遙控器、全自動(dòng)洗衣機(jī)、電飯煲、電子稱、冰箱等等；外出：額溫槍、感應(yīng)水龍頭、自動(dòng)干手機(jī)、自動(dòng)感應(yīng)門、酒精濃度測(cè)試