《常見傳感器的工作原理及應(yīng)用》 教學(xué)課件

第五章傳感器5.2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用我們知道，傳感器可以感受光強(qiáng)、溫度、力、磁等非電學(xué)量，并把它們轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電學(xué)量輸出。那么，常見的傳感器是怎樣感知非電學(xué)量，并將其轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的呢？利用不同的敏感元件制成的各種傳感器又有哪些應(yīng)用呢？一、光敏電阻

把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的柵狀電極。1.光敏電阻的制作硫化鎘光強(qiáng)——電阻率小光弱——電阻率大2.觀察光敏電阻特性（1）光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，隨著光強(qiáng)的增加阻值不斷減小，強(qiáng)光照射下電阻值很小;實驗結(jié)論：（2）光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。一、光敏電阻3.光敏電阻的應(yīng)用——計數(shù)器A是發(fā)光儀器B是接收光信號的儀器無物品、有光照、電阻小、電壓低有物品、擋光、電阻大、電壓高

這種高低交替變化的信號經(jīng)過處理，就會轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能?！纠}1】如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(

)A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大D.電路的路端電壓增大ABC解析：當(dāng)光強(qiáng)度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，干路電流增大，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A項正確，D項錯誤；由路端電壓減小，而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項正確；結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大，C項正確。二、金屬熱電阻和熱敏電阻1.金屬熱電阻和熱敏電阻性溫度能明顯地影響金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能。用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。常用的一種熱電阻是用鉑制作的，可用來做電阻溫度計。金屬的電阻率隨溫度的升高而增大有些半導(dǎo)體在溫度上升時導(dǎo)電能力增強(qiáng)用半導(dǎo)體材料制作熱敏電阻2.觀察熱敏電阻特性實驗現(xiàn)象熱敏電阻放溫水后，電流表讀數(shù)明顯增大，溫度升高，熱敏電阻的阻值顯著減小。實驗結(jié)論二、金屬熱電阻和熱敏電阻3.應(yīng)用實例——低油位報警裝置當(dāng)液面高于熱敏電阻的高度時，熱敏電阻發(fā)出的熱量會被液體帶走，溫度基本不變，阻值較大，指示燈不亮。給熱敏電阻通以一定的電流，熱敏電阻會發(fā)熱。當(dāng)液體減少、熱敏電阻露出液面時，發(fā)熱導(dǎo)致它的溫度上升、阻值較小，指示燈亮。通過判斷熱敏電阻的阻值變化，就可以知道液面是否低于設(shè)定值。【例題2】關(guān)于傳感器，下列說法正確的是（）A.金屬材料不可以制成傳感器B.光敏電阻和熱敏電阻都是由半導(dǎo)體材料制成的C.傳感器主要是通過感知電阻的變化來傳遞信號的D.以上說法都不正確傳感器材料分半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料，故A錯誤；光敏電阻和熱敏電阻都是由半導(dǎo)體材料制成的，故B正確，D錯誤；傳感器一定是通過非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量來傳遞信號的，不一定是通過感知電阻的變化來傳遞信號的，故C錯誤。B解析：三、電阻應(yīng)變片①金屬電阻應(yīng)變片②半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片1.原理與特性拉力→L變長→S變小→電阻變大壓力→L變短→S變大→電阻變小金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)當(dāng)單晶半導(dǎo)體材料沿某一軸向受到外力作用時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為壓阻效應(yīng)。三、電阻應(yīng)變片3.應(yīng)用實例——電子秤電子秤使用的測力裝置：力傳感器常見的一種力傳感器：應(yīng)變式力傳感器應(yīng)變片金屬梁三、電阻應(yīng)變片3.應(yīng)用實例——電子秤金屬梁應(yīng)變片應(yīng)變片F(xiàn)

在梁的自由端施力F，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，下表面應(yīng)變片的電阻變小。力F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大。應(yīng)變片是把形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量?！纠}3】(多選）關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器說法正確的是(

)A.應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的上表面拉伸時，其電阻變大，反之變小C.傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面應(yīng)變片的電阻變小，B項正確；傳感器輸出的是應(yīng)變片上、下兩表面的電壓差且隨外力增大，輸出電壓差值增大，原理如右圖所示，D項正確。

解析：BD如圖所示，當(dāng)被測物體在左、右方向發(fā)生位移時，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動。如果測出了電容的變化，就能知道物體位置的變化。用什么方法可以檢測電容的變化？

電容式位移傳感器能把物體的位移這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個電學(xué)量。根據(jù)電容的定義式

，可知，給電容器帶上一定的電荷，然后用靜電計來檢測兩極板間電勢差的變化，就可判斷電容的變化?；魻栐鍌惼澚Φ扔陔妶隽Γ弘娏魑⒂^表達(dá)式：聯(lián)立得：令1.光敏電阻（光傳感器）

光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。2.熱敏電阻和金屬熱電阻（溫度傳感器）

熱敏電阻或金屬熱電阻：把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。

電容式位移傳感器能夠把物體位移這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個電學(xué)量。4.電容式傳感器（位移傳感器）3.電阻應(yīng)變片（力傳感器）

應(yīng)變片發(fā)生形變時其電阻隨之發(fā)生變化，把形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。1、如圖所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(

)A.R1兩端的電壓增大B.電流表的示數(shù)增大C.小燈泡的亮度變強(qiáng)D.小燈泡的亮度變?nèi)鯚崦綦娮鑂2的阻值增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小,R2與燈并聯(lián)部分電阻增大，電壓增大，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng).解析：C2、下列說法不正確的是（）A.電熨斗中的雙金屬片是溫度傳感器B.金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，但靈敏度差C.霍爾元件是能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這一電學(xué)量的傳感器D.熱敏電阻是把熱量這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量D利用雙金屬片溫度傳感器，可以控制電熨斗的溫度，故A與題意不符；金屬熱電阻由金屬材料制成，其化學(xué)穩(wěn)定性好，但靈敏度差，故B與題意不符；霍爾元件是能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這一電學(xué)量的傳感器，故C與題意不符；熱敏電阻是把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量，故D與題意相符。解析：3、目前，傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究等各個領(lǐng)域，關(guān)于傳感器的應(yīng)用，下列說法中正確的是（）A.自動洗衣機(jī)中的壓力傳感器、數(shù)字體重計所用的測力裝置都應(yīng)用了力傳感器B.走廊照明燈的聲控開關(guān)、紅外報警裝置都是應(yīng)用了聲傳感器C.發(fā)光二極管是一種常用的光傳感器，其作用是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號D.霍爾元件能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學(xué)量A