传感器及其工作原理 课件(人教版选修3-2)
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传感器及其工作原理
人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么 器官承担？
人体感觉 视觉 听觉 味觉 嗅觉 触觉
感觉器官
眼睛 耳朵 舌头 鼻子 皮肤
生活中常见的传感器的应用
1、楼道的路灯开关： 2、银行、宾馆的感应门：
演示1
3、酒精测试仪： 4、火灾报警器：
……………
一、传感器
1、传感器：
指能够感受诸如力、温度、声、光、化学成分等物 理量（一般是非电学量），并能把它们按照一定的规律 转换为便于传送和处理的另一个物理量（通常是电压、 电流等电学量），或转化为电路的通断的元件。
IB UH nqd
即：U H
k
IB d
K —— 霍尔系数，与
霍尔 元件
霍尔元件的材料有关
电压
光敏元件、热敏元件 磁敏元件、力敏元件 气敏元件、湿敏元件
非电学量
传 感 器 敏感
元件
转换元件 转换电路
电学量
力、位移、速度、角度、 温度、湿度、光照强度、 声音强度等
电压、电流 电阻、电容
【例1】如图所示为光敏电阻自动计数器的示意 图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计
数器的基本工作原理是（ AC ）
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
返回
【例2】如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯 泡 ， R3 为 光 敏 电 阻 ， 当 照 射 光 强 度 增 大 时 ：
非电学量
传感器
力、位移、速度、角度、 温度、湿度、光照强度、 声音强度等
电学量
演示2
电压、电流 电阻、电容
2、意义： 把非电学量转化为电学量以后，可以很方便地进行
测量、传输、处理和控制。
3、常用传感器元件： （1）光敏电阻： （2）热敏电阻： （3）电容器： （4）霍尔元件：
二、光敏电阻
1、构造： 把硫化镉（CdS）涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂
（1）金属的电阻率随温度的升高而增大。
（2）有些半导体的电阻率随温度的升高 R 而减小，如：氧化锰等
1、金属热电阻：
化学稳定性好，测温范围大，
但灵敏度较差。
2、热敏电阻：
o
T
热敏电阻随温度的变化非常明显，灵敏度高。
演示4
例题3
四、电容传感器
C S S 4 kd d
角度、深度 位移、压力
电容 传感器
1、改变S：测量角度、液面高度等
动片
θ
定片
导电液体
演示5
电容
金属芯线 电介质
2、改变d：测量压力
固定电极
可动电极
待测压力F
3、改变ε：测量位移
电容器极板
电介质板
例题4
x
被测物体
电容式位移传感器
五、霍尔元件
1、工作原理：
磁感应强度
演示6
qB qE q UH
a
I nqS nqad
电源串联接成闭合电路，那么：（ BC ）
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小 B．当F向上压膜片电极时，电容将增大 C．若电流计有示数，则压力F发生变化 D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
固定电极
膜片电极
待测压力F
返回
返回
返回
返回
返回
返回
I F
N
M
a
E
d
B
UH
返回
（ ABC ）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
返回
【例3】如图是一个温度传感器的原理示意图，
Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值
而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电
信号的，电压表示数怎么变化？
Er t° Rt
RV
返回
【例4】传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一 种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片 产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和
敷两个互不相连的栅状电极，就制成了一个光敏电阻。
2、工作原理： 光照强度对电阻率的影响 硫化镉（CdS）的电阻率会随光照强度的不同而明显变化。
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子 极少，导电性能不；随着光照的增强，载流子 增多，导电性变好。
演示3
光照强弱
光敏 电阻
电阻
例题1
三、金属热电阻和热敏电阻 ——温度对电阻率的影响
人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么 器官承担？
人体感觉 视觉 听觉 味觉 嗅觉 触觉
感觉器官
眼睛 耳朵 舌头 鼻子 皮肤
生活中常见的传感器的应用
1、楼道的路灯开关： 2、银行、宾馆的感应门：
演示1
3、酒精测试仪： 4、火灾报警器：
……………
一、传感器
1、传感器：
指能够感受诸如力、温度、声、光、化学成分等物 理量（一般是非电学量），并能把它们按照一定的规律 转换为便于传送和处理的另一个物理量（通常是电压、 电流等电学量），或转化为电路的通断的元件。
IB UH nqd
即：U H
k
IB d
K —— 霍尔系数，与
霍尔 元件
霍尔元件的材料有关
电压
光敏元件、热敏元件 磁敏元件、力敏元件 气敏元件、湿敏元件
非电学量
传 感 器 敏感
元件
转换元件 转换电路
电学量
力、位移、速度、角度、 温度、湿度、光照强度、 声音强度等
电压、电流 电阻、电容
【例1】如图所示为光敏电阻自动计数器的示意 图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计
数器的基本工作原理是（ AC ）
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
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【例2】如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯 泡 ， R3 为 光 敏 电 阻 ， 当 照 射 光 强 度 增 大 时 ：
非电学量
传感器
力、位移、速度、角度、 温度、湿度、光照强度、 声音强度等
电学量
演示2
电压、电流 电阻、电容
2、意义： 把非电学量转化为电学量以后，可以很方便地进行
测量、传输、处理和控制。
3、常用传感器元件： （1）光敏电阻： （2）热敏电阻： （3）电容器： （4）霍尔元件：
二、光敏电阻
1、构造： 把硫化镉（CdS）涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂
（1）金属的电阻率随温度的升高而增大。
（2）有些半导体的电阻率随温度的升高 R 而减小，如：氧化锰等
1、金属热电阻：
化学稳定性好，测温范围大，
但灵敏度较差。
2、热敏电阻：
o
T
热敏电阻随温度的变化非常明显，灵敏度高。
演示4
例题3
四、电容传感器
C S S 4 kd d
角度、深度 位移、压力
电容 传感器
1、改变S：测量角度、液面高度等
动片
θ
定片
导电液体
演示5
电容
金属芯线 电介质
2、改变d：测量压力
固定电极
可动电极
待测压力F
3、改变ε：测量位移
电容器极板
电介质板
例题4
x
被测物体
电容式位移传感器
五、霍尔元件
1、工作原理：
磁感应强度
演示6
qB qE q UH
a
I nqS nqad
电源串联接成闭合电路，那么：（ BC ）
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小 B．当F向上压膜片电极时，电容将增大 C．若电流计有示数，则压力F发生变化 D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
固定电极
膜片电极
待测压力F
返回
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返回
返回
返回
返回
I F
N
M
a
E
d
B
UH
返回
（ ABC ）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
返回
【例3】如图是一个温度传感器的原理示意图，
Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值
而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电
信号的，电压表示数怎么变化？
Er t° Rt
RV
返回
【例4】传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一 种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片 产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和
敷两个互不相连的栅状电极，就制成了一个光敏电阻。
2、工作原理： 光照强度对电阻率的影响 硫化镉（CdS）的电阻率会随光照强度的不同而明显变化。
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子 极少，导电性能不；随着光照的增强，载流子 增多，导电性变好。
演示3
光照强弱
光敏 电阻
电阻
例题1
三、金属热电阻和热敏电阻 ——温度对电阻率的影响