物理611《傳感器及其工作原理》新人教選修32課件

第六章傳感器列舉生活中的一些自動控制實例

遙控器控制電視開關(guān)日光控制路燈的開關(guān)聲音強弱控制走廊照明燈開關(guān)等自動門等安檢門一、什么是傳感器（1）什么是傳感器？（以干簧管為例引入）干簧管可以控制燈的熄滅磁感應(yīng)強度的變化簧片的磁化和去磁電路的通斷干簧繼電器的應(yīng)用事例：實驗電源的過載保護(hù)(無需保險絲)出示一只音樂茶杯，茶杯平放桌上時，無聲無息，提起茶杯，茶杯邊播放悅耳的音樂，邊閃爍著五彩的光芒。演示：音樂茶杯的工作開關(guān)又在哪里？開啟的條件是什么？？干簧管和音樂茶杯能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類元件或組件。能夠感受非電學(xué)量并將它按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電學(xué)量的一類元件或組件。用書擋住底部（不與底部接觸），音樂停止，可見音樂茶杯受光照強度的控制。光照變化（光強變化）光照時光敏電阻阻值減小電路接通，音樂響起。（2）傳感器的作用是什么？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)很方便地測量、傳輸、處理和控制。

非電學(xué)量→傳感器→電學(xué)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非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量（3）傳感器的工作原理

二、常見制作傳感器的元件

Ω根據(jù)演示實驗并結(jié)合教材P57的內(nèi)容，思考問題：（1）光敏電阻的電阻率與什么有關(guān)？（2）光敏電阻受到光照時會發(fā)生什么變化？怎樣解釋？（3）光敏電阻能夠?qū)⑹裁戳哭D(zhuǎn)化為什么量？（4）如下圖所示，隨著光照強度的增加，多用表的指針將如何偏轉(zhuǎn)？2、光敏電阻演示實驗：將光敏電阻和多用表的歐姆檔相連，隨著光照不同，表有何變化？（1）光敏電阻的電阻率與光照強度有關(guān)。（2）光敏電阻受到光照時電阻會變小。硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照增強，載流子增多，導(dǎo)電性能變好。（3）光敏電阻能夠?qū)⒐鈱W(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量。（4）隨著光照強度的增加，多用表的指針偏角逐漸變大。光敏電阻工作原理：光照增強半導(dǎo)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三．熱敏電阻和金屬熱電阻根據(jù)演示實驗并結(jié)合教材58頁有關(guān)內(nèi)容，思考問題：（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？（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？（4）隨著熱水倒入多少的不同，歐姆表有何變化？演示實驗：將熱敏電阻和多用表的歐姆檔相連，把熱敏電阻放到剩水的杯中，向杯里倒入熱水，

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。

插入電介質(zhì)，電容增大四．霍爾元件一個確定的霍爾元件的d、k、為定值，再保持I不變，則UH的變化就與B成正比。這樣，霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。推導(dǎo)霍爾電壓的公式

設(shè)載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運動的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達(dá)式為①載流子在磁場中受到的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②

由①②式得③

式中的nq與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對于確定的導(dǎo)體，nq是常數(shù)。

令④

則上式可寫為

4．霍爾元件的霍爾電壓公式為：霍爾元件把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。5．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)量例1、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(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)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記數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC例2、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A、B兩點后，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（）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