高二物理選修3-2傳感器及其應用(課件)

第六章傳感器第六章傳感器1－3、傳感器原理及應用種類繁多的傳感器指紋考勤機電子秤電磁流量計電子測溫計一、什么是傳感器?

傳感器是指這樣一些元件：它能夠感受諸如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強、光，化學成分等非電學量，并能把它們按照一定規(guī)律轉換為電壓、電流等電學量

的一種組件，起自動控制作用

。非電學量

電學量傳感器角度位移速度加速度壓力溫度濕度聲強光照強度………電壓電流電阻電容二、傳感器的種類物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器物理傳感器：

利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應感知并檢測對象信息的傳感器。如電容傳感器、電感傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等。其接受的是壓力、聲波、光等的物理信息。（按感受信息的學科特點不同）化學傳感器：是利用化學反應的原理，識別和檢測信息，把化學物質(zhì)的成分、濃度等轉換為電信號的傳感器。

如氣敏傳感器、濕敏傳感器等，在環(huán)境保護火災報警、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器方面有廣泛應用。生物傳感器：是一種利用生物活性物質(zhì)選擇性的識別和測定生物化學物質(zhì)的傳感器。如組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器等。其感受器中含有生命物質(zhì)，代替嗅覺、味覺功能的傳感器。轉換電路物理信息化學信息生物信息電信號敏感元件傳感器三、傳感器的工作原理傳感器：一般由敏感元件、轉換器件、轉換電路三部分組成

轉換器件敏感元件轉換電路非電物理量電學量常見傳感器及工作原理1、光敏電阻（光電傳感器）（1）光敏電阻的電阻率與光照強度有關。（2）光敏電阻受到光照時電阻會變小。硫化鎘（CdS）是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；光照增強，載流子增多，導電性能變好。（3）光敏電阻將光學量（光照強度）轉化為電學量（電阻）。特性：

利用煙霧對光的散射來工作的火災報警器光傳感器的應用——火災報警器例1、如圖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（）A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC2、熱敏電阻和金屬熱電阻（1）導電性能與溫度的變化關系。半導體材料的導電性能隨溫度升高而變好（電阻率隨溫度升高而減?。?；金屬導體的導電性能隨溫度升高而降低（電阻率隨溫度升高而增大）。ORT金屬導線熱敏電阻（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學穩(wěn)定性較差，測量范圍較?。唤饘贌犭娮璧幕瘜W穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但靈敏度較差。（3）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠將熱學量(溫度)轉化為電阻這個電學量。例2有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法正確的是（）ABA.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻AC例3：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（

）A.

I

變大，U變大B.

I變小，U變小C.

I變小，U變大D.

I變大，U變小R1R2R3AabErB

例題4:如圖所示，R1、R2為定值電阻，L是小燈泡，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時，（

）

A．電壓表的示數(shù)增大

B．R2中電流減小

C．小燈泡的功率增大

D．電路的路端電壓增大返回ABC

力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。

3.力電傳感器

力傳感器的應用——電子秤金屬梁U1U2例題3：（2003上海考題）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C物體M不動時，電路中沒有電流D物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)B（1）測定角度θ（2）測定液面高度h（3）測定壓力F（4）測定位移x

定片動片θ電介質(zhì)金屬芯線導電液體待測壓力F固定電極可動電極x極板極板電介質(zhì)4:電容式傳感器電容式位移傳感器電容式位移傳感器把力學量（位移）轉換為電學量（電容）。示意圖被測物體x電容器極板電介質(zhì)板

（1）材料：半導體如：砷化銦CDFBEIUH霍爾元件工作原理圖

（3）霍爾電壓:K為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)，其大小與元件的材料有關。一個霍爾元件的d、k為定值，再保持I恒定，則UH的變化就與B成正比。因此霍爾元件又稱磁敏元件?；魻栐汛艑W量（磁感應強度）轉換為電學量（電壓）。5、霍爾元件（磁傳感器）

（2）工作原理：1、傳感器：小結2、傳感器的工作原理：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)力