《传感器及其工作原理》精品课件

第六章传感器学习目标：1、知道什么是传感器．2、知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔元件．3、知道传感器的工作原理．自动门一、引入新课自动干手机观察生活中的实例：想一想：生活中还有哪些利用传感器的例子？酒精含量测试仪雷达测速仪电子秤红外线温度计原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用演示实验：同学们观察实验，思考如何来解释观察到的实验现象？磁信号电路的通断干簧管二、探究规律一种防盗门报警电路干簧管阅读课本第52页的内容，思考以下问题，然后自主回答：（1）什么是传感器？（2）传感器的作用是什么？(3)利用传感器有什么优点？（一）什么是传感器？1.传感器的定义：传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。非电学量电学量3、特点（优点）：易测量、易传输、易处理、易控制2、传感器的作用：（1）光敏电阻由什么物质制成？它的电阻率与什么有关？（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？二、敏感元件1、光敏电阻阅读课本第53页的内容，思考以下问题，然后自主回答：光敏电阻制作传感器常用的敏感元件特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。实验观察：光敏电阻在暗环境和强光照射下，电阻有什么不同？1、光敏电阻光敏电阻的工作原理光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子也增多，导电性变好如图6－1－4所示，将多用电表的选择开关置于电阻挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向______(选填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rt，表针将向________(选填“左”或“右”)转动．练一练：左右（1）半导体材料与金属导体的导电性能随温度的变化有什么不同？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？二、敏感元件2、热敏电阻和金属热电阻阅读课本第53页的内容，思考以下问题，然后自主回答：热敏电阻特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____减小实验观察：把热敏电阻放入热水中，随着温度的升高，电阻如何变化？（1）热敏电阻RTo金属热电阻铂电阻规律：电阻随温度的升高而增大。优缺点：热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。（2）金属热电阻AB中可能接了定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件中的一个。1、置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是________2、用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是________3、先置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化；再用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是_______热敏电阻定值电阻光敏电阻练一练：•1、什么是霍尔元件？•2、什么是霍尔电压？霍尔电压的计算公式是什么？•3、霍尔元件的作用是什么？3、霍尔元件同学们阅读课本第55页部分，思考回答以下问题：制作传感器常用的敏感元件在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。霍尔元件CDFBEIUH霍尔元件工作原理图3、霍尔元件霍尔效应当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍尔电压CDFBEIUH霍尔元件工作原理图可以证明，霍尔电压UH：dIBkUHd——薄片的厚度k——霍尔系数霍尔元件—把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？下表面练一练：电容式位移传感器电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）.被测物体x电容器极板电介质板下图是一种电容式位移传感器，请简单说一下它的工作原理.说一说：待测压力F固定电极膜片电极传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（）A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B．当F向上压膜片电极时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化BC练一练：1、传感器：2）原理：2、敏感元件：（1）光敏电阻（光电传感器）（2）热敏电阻（温度传感器）（3）霍尔元件（磁传感器）（4）电容器（位移传感器）非电学量敏感元件转换电路电学量非电学量电学量1）概念：转换为光学量电阻温度电阻磁感应强度电压力学量电容1.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（）A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统BD三、迁移运用2、如图6－1－5所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时()A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱C3、如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡变亮D．电路的路端电压增大ABC4：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（）A.I变大，U变大B.I变小，U变小C.I变小，U变大D.I变大，U变小R1R2R3AabErB课下作业：•请同学们课后通过查询资料或者向身边的内行人请教，了解我们生活中都在哪些方面使用了哪些传感器以及它们的工作原理，写成文字稿，下节课进行交流。