傳感器系列PPT課件

1、傳感器系列 第六章第六章 傳感器傳感器 傳感器系列 傳感器系列 列舉生活中的一些自動控制實例，列舉生活中的一些自動控制實例， 遙控器控制電視開關(guān)遙控器控制電視開關(guān) 日光控制路燈的開關(guān)日光控制路燈的開關(guān) 聲音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開關(guān)等聲音強(qiáng)弱控制走廊照明燈開關(guān)等 自動門自動門 等等 傳感器系列 6.1 6.1 傳感器及其工作原理傳感器及其工作原理 傳感器系列 一、什么是傳感器一、什么是傳感器 閱讀教材閱讀教材P P56 56 1 1、 2 2、3 3段，思考問題：段，思考問題： （1 1）什么是傳感器？）什么是傳感器？ （2 2）傳感器的作用是什么？）傳感器的作用是什么？ （1 1）傳感器是指這樣

2、一類元件：它能夠感知）傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知 諸如諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)等非電學(xué) 量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電壓、 電流電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷電路的通斷。 （2 2）傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)）傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué) 量或電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地量或電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地測量、測量、 傳輸、處理和控制傳輸、處理和控制。 傳感器系列 非電學(xué)量非電學(xué)量傳感器傳感器電學(xué)量電學(xué)量 角度角度 位移位移 速度速度 壓力壓力 溫度溫度 濕度濕度 聲強(qiáng)聲強(qiáng)

3、 光照光照 傳感器傳感器 電壓電壓 電流電流 電阻電阻 電容電容 傳感器系列 干簧管：是一種能夠感知磁場的傳感器干簧管：是一種能夠感知磁場的傳感器 傳感器系列 傳感器系列 閱讀教材閱讀教材P P57 57的內(nèi)容，思考問題： 的內(nèi)容，思考問題： （1 1）光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)？）光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)？ （2 2）光敏電阻受到光照時會發(fā)生什么變化？）光敏電阻受到光照時會發(fā)生什么變化？ 怎樣解釋？怎樣解釋？ （3 3）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？ （1 1）光敏電阻的）光敏電阻的電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)。 （2 2）光敏電阻受到）

4、光敏電阻受到光照時電阻會變小光照時電阻會變小。硫化。硫化 鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極 少，導(dǎo)電性能不好；隨著少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照增強(qiáng)，載流子光照增強(qiáng)，載流子 增多，導(dǎo)電性能變好。增多，導(dǎo)電性能變好。 （3 3）光敏電阻能夠?qū)ⅲ┕饷綦娮枘軌驅(qū)⒐鈱W(xué)量光學(xué)量轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電阻電阻這個這個 電學(xué)量電學(xué)量。 二、光敏電阻二、光敏電阻 傳感器系列 三熱敏電阻和金屬熱電阻三熱敏電阻和金屬熱電阻 閱讀教材閱讀教材5858頁有關(guān)內(nèi)容，思考問題：頁有關(guān)內(nèi)容，思考問題： （1 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）金屬導(dǎo)體與半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能與溫度的

5、變化 關(guān)系是否相同？關(guān)系是否相同？ （2 2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點？）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點？ （3 3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么 量？量？ （1 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）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)系不相同。關(guān)系不相同。 金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低 半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好 傳感器系列 （2 2）熱敏電阻）熱敏電阻靈敏度高靈敏度高，但，但化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 較差較差，測量范

6、圍較小測量范圍較??；金屬熱電阻的；金屬熱電阻的 化學(xué)穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但化學(xué)穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但 靈敏度較差。靈敏度較差。 （3 3）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)ⅲ崦綦娮杌蚪饘贌犭娮枘軌驅(qū)釋W(xué)熱學(xué) 量量( (溫度溫度) )轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電阻電阻這個電學(xué)量。這個電學(xué)量。 傳感器系列 電容式傳感器能夠把電容式傳感器能夠把位移位移這個力學(xué)這個力學(xué) 量轉(zhuǎn)化為量轉(zhuǎn)化為電容電容這個電學(xué)量。這個電學(xué)量。 插入電介質(zhì)，電容增大插入電介質(zhì)，電容增大 傳感器系列 四霍爾元件四霍爾元件 nqd IB U H 一個確定的霍爾元件的一個確定的霍爾元件的d d、k k、為定值，、為定值， 再保持再保持I I

7、不變，則不變，則U UH H的變化就與的變化就與B B成正比。成正比。 這樣，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁這樣，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁 學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。 傳感器系列 推導(dǎo)霍爾電壓的公式推導(dǎo)霍爾電壓的公式 設(shè)載流子的電荷量為設(shè)載流子的電荷量為q q，沿電流方向定向運動的平，沿電流方向定向運動的平 均速率為均速率為v v，單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為，單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為n n，垂直電，垂直電 流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹榱鞣较驅(qū)w板的橫向?qū)挾葹閍 a，則電流的微觀表達(dá)式為，則電流的微觀表達(dá)式為 載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在磁場中受到的

8、洛倫茲力 載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差 載流子受到的電場力為載流子受到的電場力為 當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即 由由式得式得 式中的式中的nqnq與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對于確定的導(dǎo)體，與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對于確定的導(dǎo)體，nqnq是常數(shù)。是常數(shù)。 令令 則上式可寫為則上式可寫為 nqadvI a U qF H qvBf qvB a U q H nqd IB U H nq k 1 d IB kU H 傳感器系列 小小 結(jié)結(jié) 1 1制作傳感器需要的敏感元件有制作傳感器需要的敏感元件有 光

9、敏電阻、熱敏電阻與金屬熱電阻、霍爾元件等。光敏電阻、熱敏電阻與金屬熱電阻、霍爾元件等。 2 2光敏電阻的阻值隨光的強(qiáng)度增大而減小。光敏電光敏電阻的阻值隨光的強(qiáng)度增大而減小。光敏電 阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。 3 3熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減?。唤饘贌犭姛崦綦娮璧淖柚惦S溫度的升高而減小；金屬熱電 阻的阻值隨溫度的升高而增大。熱敏電阻或金屬阻的阻值隨溫度的升高而增大。熱敏電阻或金屬 熱電阻將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。熱電阻將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。 4 4霍爾元件的霍爾電壓公式為：霍爾元件的霍爾電壓公式為： 霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁

10、學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓 這個電學(xué)量。這個電學(xué)量。 5 5電容式傳感器能夠把位移這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容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)量這個電學(xué)量 nqd IB U H 傳感器系列 例例1 1、如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，、如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖， 其中其中R R1 1為光敏電阻，為光敏電阻，R R2 2為定值電阻此光電計數(shù)為定值電阻此光電計數(shù) 器的基本工作原理是（器的基本工作原理是（ ） A A當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射 R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B B當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R R1 1時

11、，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次 D D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次 ACAC 傳感器系列 例例2 2、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將 這三只元件分別接入如圖所示電路中的這三只元件分別接入如圖所示電路中的A A、B B兩點后，兩點后， 用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆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（表的示數(shù)，下列說法中正確的是（ ） A

12、 A置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化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較大，這只元件一定是熱敏電阻 B B置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變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化，這只元件一定是定值電阻 C C用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表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示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻 D D用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表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示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻 ACAC 傳感器系列 例例3 3、 如圖所示，有電流如圖所示，有電流I