傳感器及其工作原理課件

傳感器及其工作原理傳感器及其工作原理導入新課勇氣號火星探測器導入新課勇氣號火星探測器我們經常會接觸這樣的生活現(xiàn)象：

樓梯上的電燈能人來就開，人走就熄。

電視、空調的遙控器能實現(xiàn)遠距離操縱。

工業(yè)生產中所用的自動報警器能自動報警。我們經常會接觸這樣的生活現(xiàn)象：

樓梯上的電燈能人來就開，生活中的這些現(xiàn)象是如何實現(xiàn)的呢？這節(jié)課我們就來解釋其中的奧秘。生活中的這些現(xiàn)象是如何實現(xiàn)的呢？這節(jié)課我們就來解釋其（1）知識與技能了解什么是傳感器，知道非電學量轉化為電學量的技術意義。認識一些制作傳感器的元器件，知道這些傳感器的工作原理。教學目標（1）知識與技能教學目標（2）過程與方法

通過對實驗的觀察、思考和探究，讓學生了解傳感器、熟悉傳感器工作原理。

經歷科學探究過程，學習科學研究方法。培養(yǎng)學生的觀察能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力。（2）過程與方法

通過對實驗的觀察、思考和探究，讓（3）情感態(tài)度與價值觀

體會傳感器在生活、生產、科技領域的種種益處，激發(fā)學生的學習興趣。

拓展學生的知識視野，并加強物理與STS的聯(lián)系。

通過動手實驗，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、團隊合作精神和創(chuàng)新意識。（3）情感態(tài)度與價值觀

體會傳感器在生活、生產、科教學重點：知道非電學量轉換成電學量的技術意義。通過實驗，知道常見傳感器的工作原理。

教學難點：傳感器的工作原理，傳感器的實際應用。教學重、難點教學重點：教學重、難點本節(jié)導航1.什么是傳感器2.光敏電阻3.熱敏電阻和金屬熱電阻4.霍爾元件本節(jié)導航1.什么是傳感器1.什么是傳感器1.什么是傳感器演示實驗1

過程：如圖1所示，小盒子的側面露出一個小燈泡，盒外沒有開關，當把磁鐵放到盒子上面，燈泡就會發(fā)光，把磁鐵移開，燈泡熄滅。

問題：盒子里有怎樣的裝置，才能實現(xiàn)這樣的控制？猜測：盒子里有彈性鐵質開關。圖1演示實驗1過程：如圖1所示，小盒子的側面露出一圖2探究：打開盒子，用實物投影儀展示盒內的電路圖2，了解“干簧管”元件的結構。當磁體靠近干簧管時，兩個由軟磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，電路導通，干簧管起到了開關的作用。圖2探究：打開盒子，用實物投影儀展示盒內的電路干簧管：一種能感知磁場的傳感器干簧管：一種能感知磁場的傳感器

傳感器離我們并不遙遠，隨著自動控制系統(tǒng)的普及，傳感器已經走進了我們的生活。以家用光聲控延時開關為例，如圖所示，樓道里的自控照明路燈有哪些自動控制功能？傳感器離我們并不遙遠，隨著自動控制系統(tǒng)的普及光聲控延時開關電路圖光聲控延時開關電路圖演示：光聲控延時開關電路的功能

①在光照情況下，聲音不能控制電燈點亮。②關閉教室內的光源或其它方法降低光照，聲音能“打開”電燈，并延時幾秒后熄滅。③用物體遮擋光眼處，在光照情況下聲音能控制電燈。演示：光聲控延時開關電路的功能猜想：通過上述現(xiàn)象，你能猜出光聲控延時開關里有什么功能性元件嗎？

展示：光聲控延時開關的內部結構如圖所示，對照主要元件介紹原理圖。猜想：通過上述現(xiàn)象，你能猜出光聲控延時開關里有什討論與交流人體對外界的感覺可分為哪幾種？分別由什么器官承擔？

人體感覺

感覺器官

視覺眼睛聽覺耳朵味覺舌頭嗅覺鼻子觸覺皮膚討論與交流人體對外界的感覺可分為哪幾種？分別由定義：能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉換成可用輸出信息的器件或裝置。傳感器定義：能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按分類：（按感受信息的學科特點不同）

物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器

一般來說，用于完成視覺、聽覺、觸覺功能的傳感器其接受的是光、聲波、壓力等的物理信息稱物理傳感器；代替嗅覺、味覺功能的傳感器，則稱化學傳感器或生物傳感器。分類：（按感受信息的學科特點不同）

工作原理：傳感器：非電學量→傳感器→電學量角度位移速度壓力溫度濕度聲強光照傳感器電壓電流電阻電容工作原理：傳感器：非電學量→傳感器→電學量角度傳感器電壓傳感器工作原理圖敏感元件轉換元件接口電路輔助電源非電學量電學量傳感器工作原理圖敏感元件轉換元件接口電路輔助電源非電學2.光敏電阻2.光敏電阻

實驗：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測量一只光敏電阻的阻值，實驗分別在暗環(huán)境和強光照射下進行。

實驗結果：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強光照射下電阻值很小

總結：光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。

實驗：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測量一只光敏電傳感器及其工作原理課件光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質，例如硫化鎘，是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性變好。分析光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質，例如硫化光敏電阻實物圖光敏電阻實物圖特性光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨著光照強度的增大電阻值______。減小材料制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘。特性光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也結構絕緣基板、光敏材料層、電極、引線原理光照增強，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加，材料的電阻率減小。結構絕緣基板、光敏材料層、電極、引線原理光照增強，半光敏傳感器部件光敏傳感器部件光照越強，電阻越小光信息電信息光照越強，電阻越小光信息電信息3.熱敏電阻和金屬熱電阻3.熱敏電阻和金屬熱電阻實驗1：

如圖所示，AB間接有一段鎢絲（從舊日光燈管中取出），閉合開關，燈泡正常發(fā)光，當用打火機給鎢絲加熱時，燈泡亮度明顯變暗。實驗1：如圖所示，AB間接有一段鎢絲（從舊日光探究：鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大。

總結：用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。如前面已經學過的用金屬鉑可制作精密的電阻溫度計。探究：鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大。

實驗2：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測一只熱敏電阻的阻值。第一次直接測量，第二次用手心捂住熱敏電阻再測量，記錄兩次測得的電阻值。

探究：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。

總結：半導體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器。實驗2：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測一只特性溫度高低，電阻的大小，靈敏度高，溫度系數(shù)3~4%，比金屬大一個數(shù)量級。材料NTC型（負溫度系數(shù)）──氧化錳和氧化銅混合燒結。PTC型（正溫度系數(shù)）──鈦酸鋇為主要材料。特性溫度高低，電阻的大小，靈敏度高，溫度系數(shù)3原理溫度升高，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加，材料的電阻率減小。結構熱敏材料、電極、引線、外防護層。原理溫度升高，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）4.霍爾元件4.霍爾元件特性材料磁感應強度B的大小和方向，霍爾電壓UH的大小和方向。硅、鍺、砷化銦。特性材料磁感應強度B的大小和方向，霍爾電壓UH的結構原理霍爾效應UH=KHBI材料薄片、電極、引線、外封裝。結構原理霍爾效應UH=KHBI材料薄片、電極、

一個霍爾元件的d和k為定值,再保持I恒定,則UK的變化就與B成正比。把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量。一個霍爾元件的d和k為定值,再保持I恒定,則U工作原理圖工作原理圖課堂小結1.干簧管是一種能感知磁場的傳感器

2.能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉換成可用輸出信息的器件或裝置。3.光敏電阻電阻的大小隨著光照強度的增大電阻值減小。課堂小結1.干簧管是一種能感知磁場的傳感器

課堂練習

1.如圖所示，將萬用表的選擇開關置于“歐姆檔”，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若往Rt上擦一些酒精，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”移動）；若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”移動）。右

左課堂練習1.如圖所示，將萬用表的選擇開關置于“歐傳感器及其工作原理課件2.如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數(shù)器的基本工作原理是（）A.當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次AC2.如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光傳感器及其工作原理課件教材習題答案1.解答：甲圖中，當待測物體位移變化時，軟鐵芯2、3間的空氣間隙變化，線圈4的電感值發(fā)生變化。這一變化通過轉換電路轉換為電路中輸出電流的變化，這樣電流的變化就與位移的變化建立起對應關系，電流的變化量就反映出被測物體位移的變化量。

乙圖中被測物體位移變化，帶動軟鐵芯2在線圈中運動，線圈的電感值將變化，這一變化通過轉換電路和檢測電路輸出電流，就得到被測物體位移的變化。教材習題答案1.解答：甲圖中，當待測物體位移變化時，軟傳感器及其工作原理傳感器及其工作原理導入新課勇氣號火星探測器導入新課勇氣號火星探測器我們經常會接觸這樣的生活現(xiàn)象：

樓梯上的電燈能人來就開，人走就熄。

電視、空調的遙控器能實現(xiàn)遠距離操縱。

工業(yè)生產中所用的自動報警器能自動報警。我們經常會接觸這樣的生活現(xiàn)象：

樓梯上的電燈能人來就開，生活中的這些現(xiàn)象是如何實現(xiàn)的呢？這節(jié)課我們就來解釋其中的奧秘。生活中的這些現(xiàn)象是如何實現(xiàn)的呢？這節(jié)課我們就來解釋其（1）知識與技能了解什么是傳感器，知道非電學量轉化為電學量的技術意義。認識一些制作傳感器的元器件，知道這些傳感器的工作原理。教學目標（1）知識與技能教學目標（2）過程與方法

通過對實驗的觀察、思考和探究，讓學生了解傳感器、熟悉傳感器工作原理。

經歷科學探究過程，學習科學研究方法。培養(yǎng)學生的觀察能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力。（2）過程與方法

通過對實驗的觀察、思考和探究，讓（3）情感態(tài)度與價值觀

體會傳感器在生活、生產、科技領域的種種益處，激發(fā)學生的學習興趣。

拓展學生的知識視野，并加強物理與STS的聯(lián)系。

通過動手實驗，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、團隊合作精神和創(chuàng)新意識。（3）情感態(tài)度與價值觀

體會傳感器在生活、生產、科教學重點：知道非電學量轉換成電學量的技術意義。通過實驗，知道常見傳感器的工作原理。

教學難點：傳感器的工作原理，傳感器的實際應用。教學重、難點教學重點：教學重、難點本節(jié)導航1.什么是傳感器2.光敏電阻3.熱敏電阻和金屬熱電阻4.霍爾元件本節(jié)導航1.什么是傳感器1.什么是傳感器1.什么是傳感器演示實驗1

過程：如圖1所示，小盒子的側面露出一個小燈泡，盒外沒有開關，當把磁鐵放到盒子上面，燈泡就會發(fā)光，把磁鐵移開，燈泡熄滅。

問題：盒子里有怎樣的裝置，才能實現(xiàn)這樣的控制？猜測：盒子里有彈性鐵質開關。圖1演示實驗1過程：如圖1所示，小盒子的側面露出一圖2探究：打開盒子，用實物投影儀展示盒內的電路圖2，了解“干簧管”元件的結構。當磁體靠近干簧管時，兩個由軟磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，電路導通，干簧管起到了開關的作用。圖2探究：打開盒子，用實物投影儀展示盒內的電路干簧管：一種能感知磁場的傳感器干簧管：一種能感知磁場的傳感器

傳感器離我們并不遙遠，隨著自動控制系統(tǒng)的普及，傳感器已經走進了我們的生活。以家用光聲控延時開關為例，如圖所示，樓道里的自控照明路燈有哪些自動控制功能？傳感器離我們并不遙遠，隨著自動控制系統(tǒng)的普及光聲控延時開關電路圖光聲控延時開關電路圖演示：光聲控延時開關電路的功能

①在光照情況下，聲音不能控制電燈點亮。②關閉教室內的光源或其它方法降低光照，聲音能“打開”電燈，并延時幾秒后熄滅。③用物體遮擋光眼處，在光照情況下聲音能控制電燈。演示：光聲控延時開關電路的功能猜想：通過上述現(xiàn)象，你能猜出光聲控延時開關里有什么功能性元件嗎？

展示：光聲控延時開關的內部結構如圖所示，對照主要元件介紹原理圖。猜想：通過上述現(xiàn)象，你能猜出光聲控延時開關里有什討論與交流人體對外界的感覺可分為哪幾種？分別由什么器官承擔？

人體感覺

感覺器官

視覺眼睛聽覺耳朵味覺舌頭嗅覺鼻子觸覺皮膚討論與交流人體對外界的感覺可分為哪幾種？分別由定義：能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉換成可用輸出信息的器件或裝置。傳感器定義：能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按分類：（按感受信息的學科特點不同）

物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器

一般來說，用于完成視覺、聽覺、觸覺功能的傳感器其接受的是光、聲波、壓力等的物理信息稱物理傳感器；代替嗅覺、味覺功能的傳感器，則稱化學傳感器或生物傳感器。分類：（按感受信息的學科特點不同）

工作原理：傳感器：非電學量→傳感器→電學量角度位移速度壓力溫度濕度聲強光照傳感器電壓電流電阻電容工作原理：傳感器：非電學量→傳感器→電學量角度傳感器電壓傳感器工作原理圖敏感元件轉換元件接口電路輔助電源非電學量電學量傳感器工作原理圖敏感元件轉換元件接口電路輔助電源非電學2.光敏電阻2.光敏電阻

實驗：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測量一只光敏電阻的阻值，實驗分別在暗環(huán)境和強光照射下進行。

實驗結果：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強光照射下電阻值很小

總結：光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。

實驗：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測量一只光敏電傳感器及其工作原理課件光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質，例如硫化鎘，是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性變好。分析光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質，例如硫化光敏電阻實物圖光敏電阻實物圖特性光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨著光照強度的增大電阻值______。減小材料制作光敏電阻的材料一般為半導體。如：硫化鎘。特性光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也結構絕緣基板、光敏材料層、電極、引線原理光照增強，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加，材料的電阻率減小。結構絕緣基板、光敏材料層、電極、引線原理光照增強，半光敏傳感器部件光敏傳感器部件光照越強，電阻越小光信息電信息光照越強，電阻越小光信息電信息3.熱敏電阻和金屬熱電阻3.熱敏電阻和金屬熱電阻實驗1：

如圖所示，AB間接有一段鎢絲（從舊日光燈管中取出），閉合開關，燈泡正常發(fā)光，當用打火機給鎢絲加熱時，燈泡亮度明顯變暗。實驗1：如圖所示，AB間接有一段鎢絲（從舊日光探究：鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大。

總結：用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。如前面已經學過的用金屬鉑可制作精密的電阻溫度計。探究：鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大。

實驗2：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測一只熱敏電阻的阻值。第一次直接測量，第二次用手心捂住熱敏電阻再測量，記錄兩次測得的電阻值。

探究：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。

總結：半導體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器。實驗2：學生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測一只特性溫度高低，電阻的大小，靈敏度高，溫度系數(shù)3~4%，比金屬大一個數(shù)量級。材料NTC型（負溫度系數(shù)）──氧化錳和氧化銅混合燒結。PTC型（正溫度系數(shù)）──鈦酸鋇為主要材料。特性溫度高低，電阻的大小，靈敏度高，溫度系數(shù)3原理溫度升高，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）濃度增加，材料的電阻率減小。結構熱敏材料、電極、引線、外防護層。原理溫度升高，半導體材料中的載流子（自由電子和空穴）4.霍爾元件4.霍爾元件特性材料磁感應強度B的大小和方向，霍爾電壓UH的大小和方向。硅、鍺、砷化銦。特性材料磁感應強度B的大小和方向，霍爾電壓UH的結構原理霍爾效應UH=KHBI材料薄片、電極、引線、外封裝。結構原理霍爾效應UH=KHBI材料薄片、電極、

一個霍爾元件