高二物理3-2第六章傳感器

1、人教版新課標(biāo)高中物理選修人教版新課標(biāo)高中物理選修3-23-2生活中常見傳感器生活中常見傳感器一、什么是傳感器一、什么是傳感器閱讀課本思考問題：閱讀課本思考問題：（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？傳感器是指這樣一類元件：它能夠感傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通電路的通斷斷傳感器的作用是傳感器的作用是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電

2、學(xué)量或電路的通斷學(xué)量或電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地，從而實現(xiàn)很方便地測測量、傳輸、處理和控制量、傳輸、處理和控制二、幾種制作傳感器的元器件二、幾種制作傳感器的元器件(1)、材料：、材料：(2)、特點：、特點：(3)、作用：、作用：電阻率隨光照強度變電阻率隨光照強度變化，化，光照越強光照越強，導(dǎo)電，導(dǎo)電性能越好，性能越好，電阻越小。電阻越小。將非電學(xué)量將非電學(xué)量光照強度光照強度轉(zhuǎn)換為電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量電阻電阻。多為半導(dǎo)體材料，如硫化鎘。多為半導(dǎo)體材料，如硫化鎘。1 1、光敏電阻、光敏電阻二、幾種制作傳感器的元器件二、幾種制作傳感器的元器件金屬熱電阻金屬熱電阻熱敏電阻熱敏電阻2、2 2、熱敏電阻和

3、金屬熱電阻、熱敏電阻和金屬熱電阻金屬熱電阻金屬熱電阻熱敏電阻熱敏電阻R電阻溫度特性曲線金屬金屬熱敏電阻熱敏電阻T常用材料鉑常用材料鉑特點：金屬電阻率隨溫特點：金屬電阻率隨溫度升高而增大度升高而增大特點：溫度升高，導(dǎo)電能力增強，特點：溫度升高，導(dǎo)電能力增強，電阻變小。電阻變小。二者區(qū)別：二者區(qū)別：半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料二、幾種制作傳感器的元器件二、幾種制作傳感器的元器件與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學(xué)與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，穩(wěn)定性好， 測溫范圍大，但靈敏度測溫范圍大，但靈敏度較差。較差。共同作用：共同作用：將非電學(xué)量將非電學(xué)量溫度溫度轉(zhuǎn)換為電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量電阻電阻3 3、電容式

4、傳感器、電容式傳感器二、幾種制作傳感器的元器件二、幾種制作傳感器的元器件電容式位移傳感器示意圖電容式位移傳感器示意圖被測物體x x電容器極板電介質(zhì)板作用作用將非電學(xué)量將非電學(xué)量位移位移轉(zhuǎn)換為電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量電容電容。二、幾種制作傳感器的元器件二、幾種制作傳感器的元器件4 4、霍爾元件、霍爾元件NMFBEIUH（1）材料：半導(dǎo)體）材料：半導(dǎo)體 如：砷化銦如：砷化銦（2）工作原理圖）工作原理圖dkUHIB（3）霍爾電壓）霍爾電壓: :一個霍爾元件的一個霍爾元件的d、k為定值，再保持為定值，再保持I恒定，則恒定，則UH 的變的變化就與化就與B成正比。因此霍爾元件又稱磁敏元件成正比。因此霍爾元件又稱

5、磁敏元件。k霍爾系數(shù)，與薄片材料有關(guān)霍爾系數(shù)，與薄片材料有關(guān)d薄片厚度薄片厚度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)器為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是（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，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

6、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AC學(xué)以致用學(xué)以致用2 2：如圖是一種火警報警的一部分電路示意圖。：如圖是一種火警報警的一部分電路示意圖。其中其中R R2 2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，流表為值班室的顯示器，a a、b b之間接報警器。之間接報警器。當(dāng)傳感器當(dāng)傳感器R R2 2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I I、報警器兩端的電壓、報警器兩端的電壓U U的變化情況是（的變化情況是（ ）A A. .I I 變大，變大，U U 變大變大 B B. .I I 變小，變小，U U 變小變小 C.

7、C.I I 變小，變小，U U 變大變大 D D. .I I 變大，變大，U U 變小變小R1R2R3AabErB學(xué)以致用學(xué)以致用人教版新課標(biāo)高中物理選修人教版新課標(biāo)高中物理選修3-23-2傳感器應(yīng)用的一般模式傳感器應(yīng)用的一般模式傳感器傳感器放大轉(zhuǎn)放大轉(zhuǎn)換電路換電路執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)顯示器顯示器計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)一、力傳感器的應(yīng)用一、力傳感器的應(yīng)用電子秤電子秤（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它主要）電子秤使用的測力裝置是什么？它主要由什么元件組成的？由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。）簡述力傳感器的工作原理。（3）應(yīng)變片能夠把什么非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么）應(yīng)變片能夠把什么非電學(xué)量轉(zhuǎn)化

8、為什么電學(xué)量？電學(xué)量？ 金屬梁、應(yīng)變片金屬梁、應(yīng)變片(半導(dǎo)體材料受力半導(dǎo)體材料受力形變時電阻變，拉伸時電阻變大形變時電阻變，拉伸時電阻變大 ，壓，壓縮時電阻變小縮時電阻變小)作用：將力作用：將力電阻電阻電壓電壓二、聲傳感器的應(yīng)用二、聲傳感器的應(yīng)用話筒話筒（1）話筒的作用是什么？）話筒的作用是什么？（2）說明動圈式話筒的工作原理。）說明動圈式話筒的工作原理。（3）說明電容式話筒的工作原理。）說明電容式話筒的工作原理。（4）駐極體話筒的工作原理是什么？有何）駐極體話筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點？優(yōu)點？將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)可動膜片電極隨聲波振動，改變電容，可動

9、膜片電極隨聲波振動，改變電容，從而形成變化的電流，電壓。從而形成變化的電流，電壓。原理同電容式話原理同電容式話 筒，工作電壓筒，工作電壓3-6V，體，體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高。積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高。三、溫度傳感器的應(yīng)用三、溫度傳感器的應(yīng)用電熨電熨 斗斗雙金屬片溫度傳感器原理：雙金屬片溫度傳感器原理：利用兩層金屬的熱膨脹系數(shù)不同，來控利用兩層金屬的熱膨脹系數(shù)不同，來控制電路的通斷。制電路的通斷。日光燈啟動器日光燈啟動器電熨斗電熨斗四、溫度傳感器的應(yīng)用四、溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋電飯鍋(1)感溫元件及其特點：感溫元件及其特點：感溫鐵氧體，特點：常溫下具有磁感溫鐵氧體，特點：常溫

10、下具有磁性，溫度升至居里點，失去磁性。性，溫度升至居里點，失去磁性。(2)工作原理工作原理手動按下開關(guān)，感溫磁體與永磁體吸引，手動按下開關(guān)，感溫磁體與永磁體吸引，觸點接觸，電路閉合，當(dāng)溫度升至觸點接觸，電路閉合，當(dāng)溫度升至103時，感溫磁體失去磁性與永磁體分離，時，感溫磁體失去磁性與永磁體分離，電路斷開，且斷開后不會自動復(fù)位。電路斷開，且斷開后不會自動復(fù)位。五、溫度傳感器的應(yīng)用五、溫度傳感器的應(yīng)用測溫儀測溫儀熱敏電阻熱敏電阻金屬熱電阻金屬熱電阻熱電偶熱電偶紅外敏感元件紅外敏感元件(1)作用：作用：(2)常見測溫元件常見測溫元件溫度傳感器可以把溫度傳感器可以把溫度信號溫度信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成換成電信號電

11、信號，再由指針式儀表，再由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來由于電信或數(shù)字式儀表顯示出來由于電信號可以遠距離傳輸，所以應(yīng)用溫度號可以遠距離傳輸，所以應(yīng)用溫度傳感器可以進行遠距離測溫傳感器可以進行遠距離測溫六、光傳感器的應(yīng)用六、光傳感器的應(yīng)用鼠標(biāo)鼠標(biāo)工作原理：鼠標(biāo)在桌面上移動時，滾球的運動通工作原理：鼠標(biāo)在桌面上移動時，滾球的運動通過滾軸帶動碼盤轉(zhuǎn)動，紅外接收管就收到斷續(xù)的過滾軸帶動碼盤轉(zhuǎn)動，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖。紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖。七、光傳感器的應(yīng)用七、光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器火災(zāi)報警器工作原理：平時，光電三極管收不到工作原理：平時，光電三極管收不到LED發(fā)發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)煙霧進入罩內(nèi)后對光出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管，其有散射作用，使部分光線照射到光電三極管，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變電阻變小，與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變化，就會發(fā)出警報化，就會發(fā)出警報七、光傳感器的應(yīng)用七、光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器火災(zāi)報警器傳感器應(yīng)用實例