第六章第一節(jié)傳感器及其工作原理

第六章第一節(jié)

傳感器及其工作原理課件制作：揭曉青1、傳感器演示實驗：小盒子A的側(cè)面露出一個小燈泡，盒外沒有開關(guān)，但是把磁鐵B放到盒子上面，燈泡就會發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡就熄滅。請同學(xué)們推測，盒子里有什么樣的裝置，才能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？“干簧管”干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器。閱讀教材2、3段，并回答以下問題：（1）什么是傳感器（2）傳感器的作用是什么？干簧管(磁簧管、舌簧管)是一種磁敏的特殊開關(guān)。它的兩個觸點由特殊材料制成，被封裝在真空的玻璃管里。只要用磁鐵接近它，干簧管兩個節(jié)點就會吸合在一起，使電路導(dǎo)通。因此可以作為傳感器用，用于計數(shù)、限位等。有一種自行車公里計，就是在輪胎上粘上磁鐵，在一旁固定上干簧管構(gòu)成的。裝在門上，可作為開門時的報警、問候等。在“斷線報警器”的制作中，也會用到干簧管。（1）傳感器：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。（2）傳感器的作用：是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地測量、傳輸、處理和控制。日常生活中的傳感器電冰箱、電飯煲中的溫度傳感器;空調(diào)中的溫度和濕度傳感器;電視機(jī)和影碟機(jī)中的紅外遙控器;照相機(jī)中的光傳感器;汽車中油量表、速度計及倒車?yán)走_(dá)等；智能手機(jī)中的重力傳感器；闖紅燈照相；太陽能熱水器中的溫度和水量傳感器；鼠標(biāo)；火災(zāi)報警器；聲控?zé)?；干手器?電風(fēng)扇中的防倒伏開關(guān)；轉(zhuǎn)換器件敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量非電物理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……轉(zhuǎn)換電路物理信息化學(xué)信息生物信息電信號敏感元件傳感器傳感器的工作原理2．光敏電阻[實驗演示]：光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生明顯變化。光照越強(qiáng)，電阻越??；反之越弱。實驗結(jié)論：光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量

半導(dǎo)體材料載流子：空穴、自由電子導(dǎo)電原理：當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照或者溫度升高時，會有更多的自由電子或空穴產(chǎn)生，于是導(dǎo)電性增強(qiáng)。例：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(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)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AC3．熱敏電阻和金屬熱電阻閱讀教材，問答問題：（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？

（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？金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低(溫度升高電阻增大）；半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而增強(qiáng)（溫度升高電阻減?。崦綦娮桁`敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測量范圍較??；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但靈敏度較差。熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)釋W(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量

熱敏電阻熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而_____，具有負(fù)溫度系數(shù)（還有一種是正溫度系數(shù)。如果沒有說明，就當(dāng)是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）熱敏電阻R-T關(guān)系示意圖①材料：半導(dǎo)體RTo減?、谔匦裕簾崦綦娮韬徒饘贌犭娮枘軌虬裚____這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成為電阻這個電學(xué)量溫度例：有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接到歐姆表兩端，再用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是（）A．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．用黑紙包住元件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．用黑紙包住元件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ACP54:“說一說”

電容式傳感器能夠把位移這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個電學(xué)量。電容式位移傳感器示意圖被測物體x電容器極板電介質(zhì)板（1）材料：半導(dǎo)體，如：砷化銦（2）工作原理圖NMFBEIUH霍爾元件工作原理圖（3）霍爾電壓:d－－薄片厚度K－－霍爾系數(shù)其大小與元件的材料有關(guān)?；魻栐軌虬裚__________這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為____這個電學(xué)量磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓4．霍爾元件4．霍趨爾元義件在霍貸爾效它應(yīng)中毯產(chǎn)生驗的電厲壓叫霍爾勁電壓已知推半導(dǎo)露體薄紹片的用寬度蔥為d，垂豈直于酬側(cè)面景的磁屆場強(qiáng)暴度大祝小為B，方領(lǐng)向如渣圖，治現(xiàn)通嫩入恒申定電吵流大幟小為I，方燭向向滲右，瞧導(dǎo)體忠單位房誠體積淚內(nèi)的副載流笑子數(shù)緣瑞為n，求扔上下賤表面住的電非勢差站，并叼判斷啟那一范面電低勢高丈？令：則：1、傳俘感器季的概余念：小結(jié)沉：2、傳兔感器致的工訓(xùn)作原定理：3、敏顏感元逐件：（1）光敏醒電阻物（光電恭傳感款器）（2）熱敏排電阻享和熱地電阻海（溫度矩傳感缸器）（3）電容靜式傳災(zāi)感器掘（位移嘆傳感造器）（4）霍爾單元件貸（磁傳羊感器）非電醋學(xué)量敏感茂元件轉(zhuǎn)換裹電路電學(xué)斯量非電討學(xué)量還電雕學(xué)量吧，或訓(xùn)轉(zhuǎn)換夸為電壘路的幼通斷希。填空著：力敏偏傳感場器接受信息儲，并集轉(zhuǎn)化訓(xùn)為電蛙信號接受信息妙，并結(jié)轉(zhuǎn)化漆為電謙信號位移所傳感予器光敏餅傳感碧器接受信息凱，并類轉(zhuǎn)化商為電信讀號。接受信息葵，并歷轉(zhuǎn)化亮為電信眼號。聲敏她傳感沫器力位置光聲練一順練：1、有催定值郊電阻躁、熱器敏電長阻、需光敏飾電阻領(lǐng)三只勸元件錘分別半接入驕如圖佳所示臉電路黎中A、B兩點瓜后，惑用黑括紙包雜住元妹件置睬入熱咐水中突，觀權(quán)察歐驅(qū)姆表惑的示艱數(shù)，耽下列毀說法澆正確牢的是ABA.置入憂熱水腐中與再不置線入熱為水中醫(yī)相比聰，歐估姆表虛示數(shù)掙變化尸較大薄，這替只元闊件一哥定是稀熱敏旦電阻B.置入諒熱水引中與附不置惑入熱層水中堂相比繭，歐揀姆表呀示數(shù)夾不變告化，第這只曾元件顫一定笑是定離值電拘阻C.用黑紙氏包住惰與不倆用黑度紙包歡住元斷件相籍比，工歐姆錦表示謝數(shù)變探化較閣大，謊這只謠元件死一定站是光戲敏電胸阻D.用黑虧紙包榜住與篩不用疼黑紙吧包住母元件將相比熄，歐后姆表潑示數(shù)襖相同，這只師元件僑一定駕是定織值電認(rèn)阻答案[勒]AC2：如器圖是村一火剪警報車警的淺一部欣分電蛙路示圾意圖被。其粒中R2為用拍半導(dǎo)繡體熱莖敏材促料制勤成的吼傳感慰器，拍電流秘表為胸值班破室的潑顯示晶器，a、b之間退接報償警器嬸。當(dāng)隔傳感次器R2所在授處出訴現(xiàn)火掉情時置，顯內(nèi)示器令的電嗚流I、報警趁器兩翼端的軋電壓U的變焰化情伙況是蛛（）A.I變大演，U變大B.I變小叮，U變小C.I變小誕，U變大D.I變大補，U變小R1R2R3AabErB解析痛：當(dāng)R2處出現(xiàn)榜火情批時，徹該處繞溫度累升高須。R2為熱敏名電阻穿，其帽阻值隊隨溫女度升棵高而敲減小帽，由攝全電叼路的鞋歐姆松定律什可知愧，路刃端電