常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（高中物理教學(xué)課件）完整版4

谷歌機器人02.常見傳感器的工作原理及應(yīng)用圖片區(qū)問題：什么是非電學(xué)量？答：力、溫度、光照強度、聲音、化學(xué)成份、位移、速度、磁場等問題：什么是電學(xué)量？答：電阻、電流、電壓或者電路的通斷一.光敏電阻光敏電阻：對光敏感的半導(dǎo)體材料制作的元件材料：硫化鎘構(gòu)造：把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極，就形成一個簡單的光敏電阻。特點：電阻率與所受光照的強度有關(guān)，硫化鎘表面受到的光照強度不同時，兩個電極間的電阻也不一樣。實驗結(jié)論：光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化。原理：硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強，載流子增多，導(dǎo)電性變好。功能：光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。將一只光敏電阻接到多用電表的兩端，選擇開關(guān)置于倍率為×100的電阻擋。觀察不同光照強度下電阻的情況。一.光敏電阻一.光敏電阻應(yīng)用：光電計數(shù)器，光控開關(guān)A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器。當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高。這種高低交替變化的信號經(jīng)過處理，就會轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能。典型例題例1.如圖所示,R1、R2為定值電阻,L是小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)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ABC典型例題例2.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計數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次BD二.金屬熱電阻和熱敏電阻1.金屬熱電阻：用金屬制作的電阻材料：鉑特點：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，測溫范圍大，靈敏度較差。2.熱敏電阻：用半導(dǎo)體材料制作的對溫度敏感的元件材料：氧化錳等金屬氧化物特點：溫度上升時導(dǎo)電能力增強，電阻變小，阻值隨溫度的變化非常明顯，靈敏度高，測溫范圍小二.金屬熱電阻和熱敏電阻實驗結(jié)論：熱敏電阻在溫度不同時電阻發(fā)生變化。原理：溫度低時，載流子極少，導(dǎo)電性能差；隨著溫度的升高，載流子增多，導(dǎo)電性變好。功能：金屬熱電阻和熱敏電阻都能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。將一只熱敏電阻接到多用電表的兩端，選擇開關(guān)置于倍率為×100的電阻擋。觀察不同溫度下電阻的情況。應(yīng)用：溫度計，溫度報警器溫度計：利用金屬熱電阻和熱敏電阻的阻值與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，可用來測量溫度。低油位報警裝置：若給熱敏電阻通以一定的電流，熱敏電阻會發(fā)熱。當(dāng)液面高于熱敏電阻的高度時，熱敏電阻發(fā)出的熱量會被液體帶走，溫度基本不變，阻值較大，指示燈不亮（圖甲）。當(dāng)液體減少、熱敏電阻露出液面時，發(fā)熱導(dǎo)致它的溫度上升、阻值較小，指示燈亮（圖乙）。通過判斷熱敏電阻的阻值變化，就可以知道液面是否低于設(shè)定值。二.金屬熱電阻和熱敏電阻練習(xí)使用溫度傳感器二.金屬熱電阻和熱敏電阻溫度報警器二.金屬熱電阻和熱敏電阻三.電阻應(yīng)變片1.電阻應(yīng)變片：對受力敏感的材料制作的元件。材料：金屬、半導(dǎo)體特點：金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)；半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片的工作原理是半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械形變時，其電阻發(fā)生變化的現(xiàn)象。壓阻效應(yīng)：當(dāng)單晶半導(dǎo)體材料沿某一軸向受到外力作用時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。功能：電阻應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。原理：彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片。在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面應(yīng)變片的電阻變小。力F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下表面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。力F越大，輸出的電壓差值也就越大。電阻應(yīng)變片應(yīng)變片測力原理三.電阻應(yīng)變片應(yīng)用：電子秤，地磅……地磅隔離膜壓力傳感器陶瓷壓力傳感器電子秤三.電阻應(yīng)變片四.電容傳感器電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間的距離d以及極板間的電介質(zhì)這三個因素。

如果某個物理量的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定這個物理量的變化，由此可以制成電容式傳感器。角度傳感器位移傳感器液面深度傳感器壓力傳感器典型例題例3.傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種測定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測壓力F作用于可動膜片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（）A．當(dāng)F向上壓膜片電極時，電容將減小B．當(dāng)F向上壓膜片電極時，電容將增大C．若電流計有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化D．若電流計有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化BC霍爾元件：對磁場敏感的材料制作的元件材料：導(dǎo)體，半導(dǎo)體（砷化銦）原理：利用霍爾效應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生霍爾電壓可求得磁感應(yīng)強度的大小。功能：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。五.霍爾元件典型例題例4.

(多選)電動自行車是一種使用廣泛的交通工具,其速度控制是通過轉(zhuǎn)動右把手實現(xiàn)的,這種轉(zhuǎn)動把手稱為“霍爾轉(zhuǎn)把”,屬于傳感器非接觸控制。轉(zhuǎn)把內(nèi)部有永久磁鐵和霍爾器件等,截面如圖甲。永久磁鐵的左、右兩側(cè)分別為N、S極,開啟電源時,在霍爾器件的上、下面之間加一定的電壓,形成電流,如圖乙。隨著轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)動,其內(nèi)部的永久磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動,霍爾器件能輸出控制車速的霍爾電壓,已知電壓與車速的關(guān)系如圖丙。下列關(guān)于“霍爾轉(zhuǎn)把”的說法正確的是（）A.為提高控制的靈敏度,應(yīng)使永久磁鐵的上、下端分別為N、S極。B.按圖甲順時針轉(zhuǎn)動電動車的右把手(手柄轉(zhuǎn)套),車速將變快。C.圖乙中從霍爾器件的前、后面輸出控制車速的霍爾電壓。D.若霍爾器件的上、下面之間所加電壓正、負極性對調(diào),將影響車速控制。BC六.生活中的應(yīng)用實例分析恒溫箱火災(zāi)報警器加速度計話筒六.生活中的應(yīng)用實例分析雙金屬片溫度傳感器感溫鐵氧體溫度傳感器例5.

(多選)如圖電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個低電壓交流電場，在觸摸屏幕時，由于人體是導(dǎo)體，手指與內(nèi)部導(dǎo)體層間會形成一個特殊電容(耦合電容)，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準(zhǔn)確算出觸摸點的位置。由以上信息可知，下列說法中正確的是(

)A．電容式觸摸屏的兩極板分別是導(dǎo)體層和手指B．當(dāng)用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越大C．當(dāng)用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小D．當(dāng)用手觸摸屏幕時，手指和屏的接觸