第六章_第一節(jié)：傳感器及其工作原理.ppt

1、第六章第一節(jié)：傳感器及其工作原理,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(méi)有開(kāi)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(wèn)：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？,“干簧管”,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(wèn)題： （1）什么是傳感器 （2）傳感器的作用是什么？,（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)量或電路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)很方便地測(cè)量、傳輸、處理

2、和控制。,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,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,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，于是導(dǎo)體性增強(qiáng)。,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

3、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,3熱敏電阻和金屬熱電阻,閱讀教材，問(wèn)答問(wèn)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)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而增強(qiáng)溫度升高電阻減?。?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

4、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,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(méi)有說(shuō)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,減小,（2）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,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入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)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

5、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,5、霍爾元件,（1）材料：半導(dǎo)體 如：砷化銦,（2）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_(kāi)這個(gè)電學(xué)量,磁感應(yīng)強(qiáng)度,電壓,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

6、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：,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,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。,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,三、例題,例1 有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三

7、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(shuō)法正確的是（ ）,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,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,B,解析：當(dāng)R2處出現(xiàn)火情時(shí)，該處溫度