傳感器及其工作原理課件

第一節(jié)傳感器及其工作原理課標(biāo)定位

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道什么是傳感器．2．知道什么是光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻以及霍爾元件．3．知道傳感器的工作原理．重點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)傳感器工作原理的理解．易錯(cuò)問題：對(duì)傳感器電路的動(dòng)態(tài)分析．

第一節(jié)傳感器及其工作原理課標(biāo)定位

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道什么自動(dòng)門引入新課自動(dòng)干手機(jī)自動(dòng)門引入新課自動(dòng)干手機(jī)酒精含量測(cè)試儀雷達(dá)測(cè)速儀電子秤紅外耳溫計(jì)酒精含量測(cè)試儀雷達(dá)測(cè)速儀電子秤紅外耳溫計(jì)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)測(cè)量；“阿波羅10”飛船對(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、氣壓什么是傳感器？干簧管防盜報(bào)警器什么是傳感器干簧管防盜報(bào)警器原理：當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到開關(guān)的作用什么是傳感器？原理：當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化，相互吸引而接通，干

電梯選層控制電話折疊式手機(jī)的開關(guān)有線電話聽筒拿離時(shí)的開關(guān)控制微波爐爐門的開關(guān)控制冰箱門的開關(guān)控制煤氣表流量控制汽車安全氣囊的開關(guān)控制天窗/車窗開關(guān)控制安全帶的扣妥/松拖警示應(yīng)用對(duì)象功能干簧管的應(yīng)用電梯選層控制應(yīng)用對(duì)象功一種防盜門報(bào)警電路干簧管一種防盜門報(bào)警電路干簧管視覺嗅覺聽覺味覺觸覺光傳感器濕度傳感器氣體傳感器聲音傳感器味傳感器溫度傳感器壓力傳感器人獲取外界信息機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備獲取外界信息視覺嗅覺聽覺味覺觸覺光傳感器濕度傳感器氣體傳感器聲音傳感器味1.傳感器的定義：轉(zhuǎn)換電路物理信息化學(xué)信息生物信息電信號(hào)敏感元件傳感器傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、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。1.傳感器的定義：轉(zhuǎn)換電路物理信息化學(xué)信息生物信息敏感元件傳傳感器非電學(xué)量傳感器電學(xué)量2.傳感器的作用Text聲音等磁場(chǎng)溫度受力電容等電阻電壓電流測(cè)量、傳輸、處理和控制傳感器非電學(xué)量傳感器電學(xué)量2.傳感器的作用Text聲音等磁場(chǎng)3、傳感器的組成

輔助電源敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量電量敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)或電量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。物理、化學(xué)、生物信息3、傳感器的組成輔助電源敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量離子感煙器明火探測(cè)器溫度傳感器離子感煙器明火探測(cè)器溫度傳感器光電傳感器濕度傳感器機(jī)油壓力傳感器超聲波傳感器光電傳感器濕度傳感器機(jī)油壓力傳感器超聲波傳感器風(fēng)速傳感器全自動(dòng)血壓機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門風(fēng)速傳感器全自動(dòng)血壓機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門走廊聲控?zé)舻墓ぷ髟砉饷魝鞲衅髀暶魝鞲衅鳠袈曇艄饩€控制電路延時(shí)電路聲音光線走廊聲控?zé)舻墓ぷ髟砉饷魝鞲衅髀暶魝鞲衅鳠袈曇艄饩€延聲音光線1、光敏電阻制作傳感器常用的敏感元件特性：光敏電阻對(duì)光敏感。當(dāng)改變光照強(qiáng)度時(shí)，電阻的大小也隨著改變。一般會(huì)隨著光照強(qiáng)度的增大而電阻值減小。4、傳感器常用的敏感元件

1、光敏電阻制作傳感器常用的敏感元件特性：光敏電阻對(duì)光敏感。光敏電阻的工作原理

光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。

硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子也增多，導(dǎo)電性變好光敏電阻的工作原理光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)例1.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)器的基本工作原理是（）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AR1R2信號(hào)處理系統(tǒng)BD例1.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2、熱敏電阻特性：熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的升高而_____，具有負(fù)溫度系數(shù)減小2、熱敏電阻特性：熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的升高而_____金屬熱電阻鉑電阻金屬熱電阻鉑電阻傳感器及其工作原理ppt課件例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(diǎn)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(shuō)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（1）測(cè)定角度θ（2）測(cè)定液面高度h（3）測(cè)定壓力F（4）測(cè)定位移x

定片動(dòng)片θ電介質(zhì)金屬芯線導(dǎo)電液體待測(cè)壓力F固定電極可動(dòng)電極x極板極板電介質(zhì)3、電容式傳感器（1）測(cè)定角度θ（2）測(cè)定液面高度h（3）測(cè)定壓力F（電容式位移傳感器電容式位移傳感器把力學(xué)量（位移）轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電容）。示意圖被測(cè)物體x電容器極板電介質(zhì)板電容式位移傳感器電容式位移傳感器把力學(xué)量（位移）轉(zhuǎn)換為電學(xué)量待測(cè)壓力F固定電極膜片電極例3．傳感器是一種采集信號(hào)的重要器件，如圖是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片產(chǎn)生變形，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BC待測(cè)壓力F固定電極膜片電極例3．傳感器是一種采集信號(hào)的重要器制作傳感器常用的敏感元件在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）薄片上，制作4個(gè)電極，就成了一個(gè)霍爾元件。4、霍爾元件CDFBEIUH霍爾元件工作原理圖制作傳感器常用的敏感元件在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）霍爾效應(yīng)

當(dāng)電場(chǎng)力增大到與洛倫茲力相等時(shí)，內(nèi)外側(cè)端面間就形成一個(gè)穩(wěn)定的電場(chǎng)，此時(shí)兩端面形成一個(gè)穩(wěn)定的電壓UH。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，這個(gè)電壓叫做霍爾電壓霍爾效應(yīng)當(dāng)電場(chǎng)力增大到與洛倫茲力相等時(shí)，內(nèi)外側(cè)可以證明，霍爾電壓UH：d——薄片的厚度k——霍爾系數(shù)霍爾元件——把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量

載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個(gè)側(cè)面出現(xiàn)電勢(shì)差.當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),洛侖茲力與電場(chǎng)力平衡電流的微觀表達(dá)式可以證明，霍爾電壓UH：d——薄片的厚度霍爾元件——把磁感應(yīng)

例3、如圖所示，有電流I流過長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？下表面例3、如圖所示，有電流I流過長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為d，如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)光照射到R3上的光強(qiáng)度增大時(shí)(

)類型一光敏電阻的特性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【思路點(diǎn)撥】光敏電阻有隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而阻值減小的特征，由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)的分壓、分流原理對(duì)電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析．如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，【解析】當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，光敏電阻R3的阻值變小，R3與L串聯(lián)后再與R2并聯(lián)的總電阻值變小、干路中總電流變大，R1兩端電壓變大，A正確；R2兩端電壓減小，通過R2的電流減小，B正確；總電流變大，通過R2的減小，所以通過小燈泡L的電流變大，燈泡變亮，功率增大，C正確．因?yàn)楦陕分须娏髯兇?，?nèi)電壓變大，路端電壓變小，D錯(cuò)誤．故選ABC.【解析】當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，光敏電阻R3的阻值變小，R3與1.如圖6－1－4所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于電阻擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的中央．若用不透光的黑紙將Rt包裹起來(lái)，表針將向________(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)；若用手電筒光照射Rt，表針將向________(選填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)．1.如圖6－1－4所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于電阻擋，再將解析：光敏電阻受光照越強(qiáng)，電阻越小，電流越大，所以將Rt包裹起來(lái)電阻增大，指針向左偏，反之向右偏．答案：左右解析：光敏電阻受光照越強(qiáng)，電阻越小，電流越大，所以將Rt包裹如圖所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻變大，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng)D．小燈泡的亮度變?nèi)躅愋投崦綦娮璧奶卣魅鐖D所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度【思路點(diǎn)撥】根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及閉合電路的歐姆定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析．【解析】

R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò)．【思路點(diǎn)撥】根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)及閉合電路的歐姆定律進(jìn)行動(dòng)2.如圖6－1－6所示，將萬(wàn)用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中間．若往Rt上擦一些酒精，表針將向________(填“左”或“右”)移動(dòng)；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向________(填“左”或“右”)移動(dòng)．變式訓(xùn)練2.如圖6－1－6所示，將萬(wàn)用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減小，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏．答案：左右解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫類型三

霍爾元件的特性類型三霍爾元件的特性傳感器及其工作原理ppt課件傳感器及其工作原理ppt課件【答案】

(1)evB(2)證明見解析【答案】(1)evB3.如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況．以下說(shuō)法中正確的是(

)變式訓(xùn)練3.如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚A．將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時(shí)，UH將變大B．在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平C．在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平D．改變磁感