高中物理選修32知識(shí)復(fù)習(xí)提綱 傳感器人教版

1、高三物理選修3-2知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：第六章傳感器（人教版）第六章：傳感器本章從生活中常見的傳感器入手，以對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)過程為主線，以轉(zhuǎn)換思想為理論依據(jù)，深入研究了傳感器的原理、應(yīng)用以及自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)過程、傳感器的原理的理解及其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，學(xué)會(huì)由非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的轉(zhuǎn)換思想，掌握傳感器和自動(dòng)控制電路的工作過程，會(huì)用傳感器和轉(zhuǎn)換思想，設(shè)計(jì)簡單的自控裝置。知識(shí)構(gòu)建：新知?dú)w納：一、 傳感器及其工作原理:傳感器是這樣一類元件：它能夠感受諸如力、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換成為電路的通斷。 傳感器的分類：常用傳感器是利

2、用某些物理、化學(xué)或生物效應(yīng)進(jìn)行工作的，根據(jù)測量的不同，可將傳感器分為物理型、化學(xué)型和生物型。 物理型傳感器是：利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)（如電阻、電壓、電容、磁場等）發(fā)生明顯變化的特性制成的，如光電傳感器、力學(xué)傳感器等。 化學(xué)型傳感器是：利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)換成為電學(xué)量的敏感元件制成的。生物型傳感器是：利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的，用以檢測與識(shí)別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器，生物或生物物質(zhì)，主要是指各種酶、微生物、抗體等，分別對(duì)應(yīng)酶傳感器、微生物、傳感器、免疫傳感器等等 傳感器的原理：傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的大多是電

3、學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，一般要經(jīng)過放大等處理后，再通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作。 光敏電阻現(xiàn)象：光敏電阻在光照條件下，電阻值很??；在無光條件下，電阻值很大。普通電阻與光照條件無關(guān)。分析論證：光敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好，普通金屬電阻內(nèi)自由電子受光照影響很小，所以電阻一般與光照條件無關(guān)。特點(diǎn)：光敏電阻的電阻大小與光照的強(qiáng)弱有關(guān)，光照強(qiáng)度越大，電阻越小。 熱敏電阻和金屬熱電阻：特點(diǎn)：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關(guān)，溫度變化，阻值有明顯變化。作用：熱敏電阻是將溫度的高低這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電

4、學(xué)量。 金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以做成傳感器，稱為熱電阻，金屬電阻隨溫度的升高而增加。熱敏電阻與金屬熱電阻的區(qū)別：熱敏電阻和金屬熱電阻都隨溫度的變化而變化，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差；熱敏電阻的靈敏性好，但化學(xué)穩(wěn)定性較差。 霍爾效應(yīng)：厚度為鑿的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)恒定電流I通過導(dǎo)體板時(shí)，導(dǎo)體板的左右側(cè)面出現(xiàn)電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng) 原理：外部磁場使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場；橫向電場對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜

5、電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板左右兩側(cè)會(huì)形成穩(wěn)定的電壓。 霍爾電壓公式：UH=kIBd其中k為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)，其大小與薄片的材料有關(guān).二、傳感器的應(yīng)用： 力傳感器的應(yīng)用電子秤力傳感器的構(gòu)造:常見的力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成，力傳感器的原理，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(gè)應(yīng)變片，在梁的自由端施加力云，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，下表面的電阻變小，力越大，彎曲形變?cè)酱?，?yīng)變片的阻值變化就大，如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小，傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出，外力越大，輸出的電壓

6、差值也就越大。 聲傳感器的應(yīng)用話筒話筒的作用：將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)原理：如下圖所示，Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電，當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓. 溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗：溫度傳感器：由半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻和金屬熱電阻均可制成溫度傳感器，它可以把熱信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制。電熨斗的自動(dòng)控溫原理常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時(shí)，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而斷開電源，停止加熱，溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原

7、狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用。 擴(kuò)展閱讀：紅外線傳感器與紅外測溫儀紅外線傳感器是利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器，紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)，任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線，紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路，光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類，檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件，熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻，熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成

8、電信號(hào)輸出，光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)。采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的過熱情況等。紅外測溫儀的測溫原理是將物體（如鋼水）發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，紅外線輻射能的大小與物體（如鋼水）本身的溫度相對(duì)應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變成的電信號(hào)大小，可以確定物體（如鋼水）的溫度，任何物體只要它的溫度高于絕對(duì)