光傳感器和溫度傳感器

1、第1節(jié)傳感器第2節(jié)溫度傳感器和光傳感器核心要點突破課堂互動講練課前自主學案知能優(yōu)化訓練第2節(jié)課標定位課標定位學習目標：1.知道傳感器的概念、結構及工作原理2了解傳感器的分類情況及熱敏電阻的特性3知道溫度傳感器的原理，了解溫度傳感器在生活中的應用4知道光電傳感器的原理，了解光電傳感器在生活中的應用重點難點：1.傳感器的基本原理及其構造2利用實驗研究熱敏電阻的溫度特性曲線自主生疑一、傳感器1概念：傳感器通常是把被測的_信息，按一定規(guī)律轉換成與之對應的_信息的器件或裝置2結構：一般由_和_組成，如圖311所示(1)敏感元件能直接感受非電信息，并將這些信息變換成_的物理量，形成電信號(2)處理電路能把

2、微小的信號進行_，并除去干擾信號，使敏感元件輸出的電信號轉變成便于顯示、記錄、處理和控制的_二、敏感元件的原理1敏感元件就其感知外界信息的原理可分為三類：(1)_ 類；(2)_類；(3)_ 類2由教材P6162的實驗探究可知：熱敏電阻用_材料制成，具有電阻隨_靈敏變化的特性，可以實現(xiàn)對溫度的測量3干簧管是一種能感知_的敏感元件，它由密封在玻璃管內(nèi)的兩個_構成，兩個簧片相互交疊但其間保持一個縫隙，簧片在磁場作用下會磁化為異名磁極相對的磁鐵，當磁力大于簧片的彈力時兩者緊密地接觸三、溫度傳感器1熱雙金屬片溫度傳感器將兩種_相差較大的不同金屬片焊接或軋制為一體后，溫度升高時，由于兩面金屬膨脹程度_，雙

3、金屬片就會_2熱電阻傳感器(1)定義：用金屬絲制作的_電阻叫做熱電阻(2)金屬的電阻R與溫度t的關系是：RR0(1t)(3)作用：測_和測_3熱敏電阻傳感器熱敏電阻是用_材料制成的，其電阻值隨溫度變化明顯，NTC熱敏電阻(負溫度系數(shù))的阻值，隨溫度升高而_，PTC熱敏電阻的阻值隨溫度升高而_四、光傳感器1定義：光電傳感器是一種能夠感受_，并按照一定規(guī)律把_轉換成_的器件或裝置2應用：(1)光電式煙塵濃度計(2)光電式轉速表二、互動解疑一、傳感器的工作原理1傳感器傳感器能夠感受諸如位移、力、溫度、光、聲、化學成分等非電信息，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流、電阻等電信息，或轉化為電路的通

4、斷傳感器是通過測量外界的物理量、化學量或生物量來捕捉和識別信息，并將被測量的非電信息轉換成電信息的裝置2傳感器的基本原理傳感器感受的通常是非電信息，而它輸出的通常是電信息，不過這些輸出信號往往是非常微弱的，一般需要經(jīng)過放大后，再輸送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作其工作過程可由圖312表示(1)非電信息：如位移、力、溫度、光、聲、化學成分、濃度、酸堿度等(2)敏感元件：是傳感器的核心，相當于人的感覺器官，能直接感受被測量的非電信息并將其轉換成與被測量的非電信息有一定關系的易于測量的物理量(3)轉換元件：通常不能直接感受被測量的非電信息，而是將敏感元件輸出的物理量轉換為電信號輸出(4)轉換電路：將轉換

5、元件輸出的電信號轉換成易于測量的電信息(5)電信息：如電壓、電流、電阻等即時應用(即時突破，小試牛刀)(2011年陜西榆林高二檢測)關于傳感器及其作用，下列說法中正確的是()A傳感器一般是把非電信息轉換為電信息B傳感器一定是把非電信息轉換為電路的通斷C傳感器把非電信息轉換為電信息是為了方便進行測量、傳輸、處理和控制D電磁感應是把磁信息轉換為電信息，所以利用電磁感應現(xiàn)象工作的動圈式話筒也是傳感器解析：選ACD.根據(jù)傳感器的概念和工作原理可以判斷A、C正確B選項中不一定把非電信息轉化為電路的通斷，還有其他的表現(xiàn)形式，故B錯動圈式話筒利用電磁感應將聲音轉化為電流，是傳感器，D正確二、探究熱敏電阻的溫

6、度特性曲線1實驗設計(1)用萬用電表的電阻擋直接測量熱敏電阻隨溫度的變化特性，方法簡便，誤差大(2)伏安法測量熱敏電阻的溫度特性曲線2采用伏安法測量(1)器材：電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、固定電阻、熱敏電阻、開關和導線若干；溫度計、水槽、電加熱裝置和開水冷水各一份(2)原理：采用水浴法改變熱敏電阻的溫度(如圖313)用伏安法測量電阻(如圖314)(3)測量步驟：將熱敏電阻用塑料薄膜包裹一層，防止水浴時電阻的引線與水接觸，連接好如圖314所示電路將水槽里的水兌成10，將熱敏電阻放入水中，稍等片刻，閉合開關，讀出電壓表、電流表、溫度計的示數(shù)將水溫兌成20、30、40、5090，各測量一次，計

7、算出各溫度下對應的電阻(4)設計表格，將上述方法取得的數(shù)據(jù)填入表格(5)數(shù)據(jù)處理，在坐標紙上做出Rt圖像3熱敏電阻的Rt圖像熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類：(1)正溫度系數(shù)的熱敏材料(PTC)，它的電阻隨溫度升高而增大(2)負溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC)，它的電阻隨溫度升高而減小(3)臨界溫度系數(shù)的熱敏材料(CTC)，它的電阻在很小的溫度范圍(臨界)內(nèi)急劇下降這三類熱敏材料電阻率的溫度特性曲線如圖315所示可見，PTC和CTC型熱敏電阻在一定的溫度范圍內(nèi)，阻值隨溫度急劇變化，常用作開關元件，NTC型熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小尤其要注意的是在溫度測量中使用最多的就是NTC型熱敏電阻

8、，我們常說的熱敏電阻也是指這一類特別提醒：要注意區(qū)別熱敏電阻和金屬熱電阻，熱敏電阻用半導體材料制成，其電阻值隨溫度變化明顯，溫度升高電阻減?。欢饘俚碾娮杪孰S溫度的升高而增大，這樣的金屬電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻熱敏電阻的靈敏性好，但化學穩(wěn)定性較差；金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏性較差三、光電傳感器的原理及光敏電阻1光電傳感器：是一種能夠感受光信號，并按照一定規(guī)律把光信號轉換成電信號的器件或裝置2光敏電阻：在被光照射時電阻發(fā)生變化，可以把光照強弱轉換為電阻大小這個電學量3半導體的導電機理：以半導體材料硅為例說明半導體的導電機理，圖316是硅原子排列示意圖，每個原子的最外

9、層有4個電子由于熱運動或其他原因，其中極少數(shù)電子可能獲得較大的能量，掙脫原子的束縛而成為自由電子這樣，在原來的地方就留下一個空位，稱為“空穴”空穴相當于一個正電荷當這個空穴由附近原子中的電子來填補時，就出現(xiàn)了一個新的空穴，這種變化相當于空穴在移動如果有了外電場，自由電子和空穴會向相反的方向做定向移動，于是在半導體中形成了電流自由電子和空穴都叫做載流子4光敏電阻的特性當光敏電阻受到光照射時，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的空穴，于是導電性明顯地增強，電阻減小不受光照射時的電阻阻值是受光照射時的100倍1000倍類型1.對傳感器原理的認識全面了解汽車的運行狀態(tài)(速度、水箱溫度、

10、油量)是確保汽車安全行駛和駕駛員安全的舉措之一，為模仿汽車油表原理，自制一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置如圖317所示，其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端小陽同學在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出)，通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況，你認為電壓表應該接在圖中的_兩點之間，按照你的接法請回答：當油箱中油量減少時，電壓表的示數(shù)將_(填“增大”或“減小”)【精講精析】由題圖可知當油箱內(nèi)液面高度變化時，R的金屬滑片將會移動，從而引起R兩端電壓的變化，且當RR時，URIR可視為UR與R成正比，所以電壓表應接在b、c之間，當油量減少時，電壓表示數(shù)將增大【答案】b、

11、c增大【方法總結】(1)各類傳感器工作原理雖不完全相同，但都是把非電學量轉換為電學量(2)傳感器輸出的電學量有電流、電壓及電路通斷等多種形式(3)解此類問題的基本思路：分析電路結構研究電阻的變化判斷(計算)電流、電壓的變化類型2.熱敏電阻的應用如圖318所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當溫度降低時()AR1兩端的電壓增大B電流表的示數(shù)增大C小燈泡的亮度變強D小燈泡的亮度變?nèi)酢咀灾鹘獯稹縍2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構成閉合電路，當熱敏電阻溫度降低時，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，路端電壓(EIr)變大，R1兩端電壓(IR1)變小，燈L電壓(EI

12、rIR1)變大，燈泡亮度變強，C正確【答案】C類型3.光敏電阻的應用如圖319所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是()當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次A BC D【精講精析】R1為光敏電阻，當有光照射時，R1的阻值變小，R2上的電壓變大，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓由題意知，當傳送帶上的物體擋住光時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓，這種電壓高低交替變化的信號轉化為相應的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能，達到自動計數(shù)的目的故、 說法正確【答案】B【方法總結】