《传感器及其工作原理》精品课件

3、霍尔元件 同学们阅读课本第55页部分，思考回 答以下问题：
• 1、什么是霍尔元件？
• 2、什么是霍尔电压？霍尔电压的计算 公式是什么？ • 3、霍尔元件的作用是什么？
制 作 传 感 器 常 用 的 敏 感 元 件
3、霍尔元件
霍尔元件
在一个很小的矩形半导体 （例如砷化铟）薄片上，制 作4个电极，就成了一个霍尔 元件。
三、迁移运用
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（ BD ） 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计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A R1 R2
信号 处理 系统
2、如图6－1－5所示，R1为定值电阻 ，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度 降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温 度降低时( C) A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱
3、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，（ ABC ） A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡变亮 D．电路的路端电压增大
练一练：
AB中可能接了定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三 只元件中的一个。 1、置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变 热敏电阻 化较大，这只元件一定是________ 2、用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆 光敏电阻 表示数变化较大，这只元件一定是________ 3、先置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数 不变化；再用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比， 定值电阻 欧姆表示数相同，这只元件一定是_______
探 究 察到的实验现象？ 干簧管 规 律 原理：当磁体靠近干簧
管时，两个簧片被磁化， 相互吸引而接通，干簧 管能起到开关的作用
磁信号
电路的通断
干簧 管
一种防盗门报警电路
（一）什么是传感器？
阅读课本第52页的内容，思考以下问题， 然后自主回答：
（1）什么是传感器？ （2）传感器的作用是什么？ (3) 利用传感器有什么优点？
1.传感器的定义：
传感器是指这样一类元件：它能够感知诸 如力、温度、光、声、化学成分等非电学量， 并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等 电学量，或转化为电路的通断。 2、传感器的作用：
非电学量
3、特点（优点）：
电学量
易测量、易传输、易处理、易控制
二、敏感元件 1、光敏电阻
阅读课本第53页的内容，思考以下问题，
然后自主回答：
（1）光敏电阻由什么物质制成？它的电阻率
与什么有关？
（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？
（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
制 作 传 感 器 常 用 的 敏 感 元 件
1、光敏电阻
光敏电阻 实验观察：光敏电阻在暗环境 和强光照射下，电阻有什么不 同？
特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度 时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光 照强度的增大而电阻值减小。
4：如图是一火警报警的一部分电路示意图。 其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电 流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。 当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流 I、报警器两端的电压U的变化情况是（ B）
A. I 变大，U 变大 B. C. I 变小，U 变大 D.
a E r b A R1
I 变小，U 变小 I 变大，U 变小
R3
R2
课下作业：
•
请同学们课后通过查询资料或者向
身边的内行人请教，了解我们生活中都
在哪些方面使用了哪些传感器以及它们
的工作原理，写成文字稿，下节课进行
交流。
固定电极 膜片电 极
待测压力F
1、传感器： 1）概念：
非电学量
2）原理： 非电学量 2、敏感元件：
转换为 敏感元件 转换电路 电阻 电阻
电学量
电学量
（1）光敏电阻 光学量
（2）热敏电阻 温度
（光电传感器）
（温度传感器）
（3）霍尔元件 磁感应强度
（4）电容器
（磁传感器） 电压
（位移传感器）
力学量
电容
左 不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向______(选填
“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rt，表针将向
右 ________(选填“左”或“右”)转动．
二、敏感元件 2、热敏电阻和金属热电阻
阅读课本第53页的内容，思考以下问题，然 后自主回答：
（1）半导体材料与金属导体的导电性 能随温度的变化有什么不同？ （2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些 优缺点？ （3）热敏电阻和金属热电阻能够将什 么量转化为什么量？
（1）热敏电阻
热敏电阻
实验观察：把热敏电阻放入热 水中，随着温度的升高，电阻 如何变化？
R
o
T
减小 特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____
（2）金属热电阻
金属热电阻
铂电阻
规律：电阻随温度的升高而增大。
优缺点：热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较 差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性 较好，测量范围较大，但灵敏度较差。
I C E B F D
UH
霍尔元件工作原理图
霍尔效应
当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面 间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定 的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍 尔电压
I
C E B UH
霍尔元件工作原理图
F
D
可以证明，霍尔电压UH：
IB UH k d
d——薄片的厚度 k——霍尔系数
光敏电阻的工作原理
硫化镉是一 种半导体材料， 无光照时，载流 子极少，导电性 能不好；随着光 照的增强，载流 子也增多，导电 性变好
光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这 个电学量。
练一练：
如图6－1－4所示，将多用电表的选择开关置于
电阻挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rt的
两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用
电介质板
x
被测物体
电容式位移传感器 电容式位移传感器把力学量（位移）转 换为电学量（电容）.
练一练：
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
霍尔元件—把磁感应强度这个磁学量转换为 电压这个电学量
练一练：
如图所示，有电流I流过长方体金属块，金 属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体 积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表 面哪面电势高？
下表面
说一说： 下图是一种电容式位移传感器，请简单 说一下它的工作原理. 电容器极板
第六章
传感器
学习目标：
1、知道什么是传感器．
2、知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属
热电阻以及霍尔元件．
3、知道传感器的工作原理．
一、
观察生活中的实例：
引 入 新 课
自动门
自动干手机
想一想：生活中还有哪些利用传感器
的例子？
雷达测速仪
酒精含量测试仪
电子秤
红外线温度计
二、
演示实验： 同学们观察实验，思考如何来解释观