一節(jié)傳感器及其工作原理課件

1、第六章第一節(jié)：傳感器及其工作原理第1頁，共19頁。1、什么是傳感器如圖有這一個(gè)裝置，小盒子A的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，盒外沒有開關(guān)，但是把磁鐵B放到盒子上面，燈泡就會(huì)發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡就熄滅。問：請(qǐng)大家推測(cè)，盒子里有什么樣的裝置，才能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？第2頁，共19頁?！案苫晒堋?干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器。閱讀教材2、3段，并回答以下問題：（1）什么是傳感器（2）傳感器的作用是什么？第3頁，共19頁。（1）傳感器：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷。（2）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

2、斷，從而實(shí)現(xiàn)很方便地測(cè)量、傳輸、處理和控制。第4頁，共19頁。日常生活中的傳感器電冰箱、電飯煲中的溫度傳感器; 空調(diào)中的溫度和濕度傳感器; 煤氣灶中的煤氣泄漏傳感器; 電視機(jī)和影碟機(jī)中的紅外遙控器; 照相機(jī)中的光傳感器; 汽車中燃料計(jì)和速度計(jì)等等。轉(zhuǎn)換器件敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量非電物理量第5頁，共19頁。2光敏電阻 實(shí)驗(yàn)演示： 光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生明顯變化。光照越強(qiáng)，電阻越小；反之越弱。實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量 第6頁，共19頁。介紹半導(dǎo)體材料(科學(xué)漫步)載流子：空穴、自由電子導(dǎo)電原理： 當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照或者溫度升高時(shí)，會(huì)有更多的自由電子和空穴產(chǎn)生，于是

3、導(dǎo)體性增強(qiáng)。第7頁，共19頁。例：如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)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(jì)數(shù)器的基本工作原理是（ ）A當(dāng)有光照射 R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC 第8頁，共19頁。3熱敏電阻和金屬熱電阻 閱讀教材，問答問題：（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關(guān)系是否相同？（2）熱敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ （3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？ 金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低(溫度升高電阻增大）；半導(dǎo)體材料

4、的導(dǎo)電性能隨溫度升高而增強(qiáng)溫度升高電阻減小）。熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測(cè)量范圍較??；金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性較好，測(cè)量范圍較大，但靈敏度較差。 熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)釋W(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量 第9頁，共19頁。3、熱敏電阻熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的升高而_，具有負(fù)溫度系數(shù)（還有一種是正溫度系數(shù)。如果沒有說明，就當(dāng)是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）熱敏電阻R-T關(guān)系示意圖 （1）材料：半導(dǎo)體RTo減?。?）特性：熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把 _這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成為電阻這個(gè)電學(xué)量溫度第10頁，共19頁。例：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到歐姆表兩端，再用黑紙包住元件或者把元件置

5、入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是（ ）A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B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C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D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AC第11頁，共19頁。教材53頁“說一說” 電容式傳感器能夠把位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量。電容式位移傳感器示意圖被測(cè)物體x電容器極板電介質(zhì)板第12頁，共19頁。5、霍爾元件（1）材料：半導(dǎo)體 如：砷化銦（2）工作原理圖NMFBEIU

6、H霍爾元件工作原理圖（3）霍爾電壓: d薄片厚度K霍爾系數(shù)其大小與元件的材料有關(guān)。霍爾元件能夠把_這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為_這個(gè)電學(xué)量磁感應(yīng)強(qiáng)度電壓第13頁，共19頁。4霍爾元件在霍爾效應(yīng)中產(chǎn)生的電壓叫霍爾電壓已知半導(dǎo)體薄片的寬度為d，垂直于側(cè)面的磁場(chǎng)強(qiáng)度大小為B，方向如圖，現(xiàn)通入恒定電流大小為I，方向向右，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的載流子數(shù)為n，求上下表面的電勢(shì)差，并判斷那一面電勢(shì)高？令：則：第14頁，共19頁。1、傳感器的概念：小結(jié)：2、傳感器的工作原理：3、敏感元件：（1）光敏電阻 （光電傳感器）（2）熱敏電阻和熱電阻 （ 溫度傳感器）（3）電容式傳感器 （位移傳感器）（4）霍爾元件 （磁傳感器）非電學(xué)量

7、敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量非電學(xué)量 電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。第15頁，共19頁。填空：力敏傳感器接受 信息，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào) . 接受 信息，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)位移傳感器光敏傳感器接受 信息，并轉(zhuǎn)化為 。接受 信息，并轉(zhuǎn)化為 。聲敏傳感器力位置電信號(hào)光電信號(hào)聲第16頁，共19頁。三、例題例1 有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法正確的是（ ）ABA.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B.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C.用黑紙包住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D.用黑紙包住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答案 AC第17頁，共19頁。例2：如圖是一火警報(bào)警的一部分電路示意圖。其中R2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，a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是（ ）A.I 變大，U 變大 B.I 變小，U 變小 C.I 變小，U 變大 D.I 變大，U 變小 R1R2R3AabErB第18頁，共19頁。解析：當(dāng)R2處出現(xiàn)火情時(shí)，該處溫度升高。 R2 為熱