第5章传感器及其应用本章优化总结
新教材同步系列2024春高中物理第5章传感器章末综合提升教师用书粤教版选择性必修第二册
第5章传感器主题1 传感器工作原理、常见敏感元件及其应用1．传感器的工作原理传感器是能够感知被测量的信息，并将其按照一定的规律转化为可用信号的器件或装置。
其组成框图如下：被测量→敏感元件―→转换元件―→转换电路电学量2．光敏电阻光敏电阻是用半导体材料制成的，其特点是在被光照射时电阻会发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大，其作用是把光学量转换为电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度升高而增大。
其特点是化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻率对温度非常敏感。
热敏电阻有正温度系数(PTC 热敏电阻)、负温度系数(NTC热敏电阻)两种。
正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。
金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量。
4．电容器平行板电容器的电容大小与极板正对面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为相应的电容变化。
例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化。
5．霍尔元件。
霍尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量，霍尔电压U H＝k IBd【典例1】如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。
(1)为了通过测量得到图甲所示I-U关系的完整曲线，在图乙和丙两个电路中应选择的是图_ _______；简要说明理由：_________________。
(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)(2)在如图丁所示电路中，电源电压恒为9 V，内阻不计，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω。
由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω。
[解析](1)应选择题图乙，因为题图乙中电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大。
精品文档-传感器原理及应用(郭爱芳)-第5章
ΔL
ΔL1
ΔL2
2L0
第5章 电感式传感器 图5.11 差动变压器原理及特性
第5章 电感式传感器
5.2.2 信号调理电路 1. 差动整流电路 差动整流电路是对差动变压器两个次级线圈的输出电压分
别整流后进行输出，典型电路如图5.12所示。图5.12(a)和(b) 用于低负载阻抗的场合，分别为全波和半波电流输出。图 5.12(c)和(d)用于高负载阻抗的场合，分别为全波和半波电 压输出。可调电阻Rp调整零点输出电压。
(2) 高次谐波主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。 当磁路工作在磁化曲线的非线性段时，激励电流与磁通的波形 不一致，导致了波形失真；同时，由于磁滞损耗和两个线圈磁 路的不对称，造成了两线圈中某些高次谐波成分，于是产生了 零位电压的高次谐波；
(3) 激励电压中包含的高次谐波及外界电磁干扰，也会 产生高次谐波。
第5章 电感式传感器 图5.9 BYM型自感式压力传感器
第5章 电感式传感器
2. 螺管式位移传感器 图5.10所示为螺管式位移传感器，测杆7可在滚动导轨6 上作轴向移动，测杆上固定着衔铁3。当测杆移动时，带动衔 铁在电感线圈4中移动，线圈放在圆筒形铁芯2中，线圈配置成 差动式结构，当衔铁由中间位置向左移动时，左线圈的自感量 增加，右线圈的自感量减少。两个线圈分别用导线1引出，接 入测量电路。另外，弹簧5施加测量力，密封套8防止尘土进入， 可换测头9用螺纹固定在测杆上。
传感器技术与应用第5章液位的检测
(5) 由于对小信号放大时存在的杂波比较大，所以级和级之间需加个 带通滤波器，让40kHz的信号通过，其他的信号全都截止，图5-27(d) 中R2()的阻值不能太大，否则带通太宽，达不到滤波效果。 (6) C8是个隔直电容，可以把直流成分去掉。这个电容最好不使用电 解电容，因为这类电容漏电比较大，会夹杂直流成分。
19 四、液面传感器制作的液面报警控制电路
VG4620是一种单片式液面报警控制集成电路， 双列直插8脚封装，如图5-22所示，使用极为简 单。
20 四、液面传感器制作的液面报警控制电路
采用VG4620的液面报警控制电路如图5-23所示。
21
任务二 密闭容器的液位检测
◆ 任务要求
在工业生产中，经常会使用各种密闭容器储存高温、有毒、 易挥发、易燃、易爆、强腐蚀性等液体介质，对这些容器 的液位检测必须使用非接触式测量，一般采用超声波液位 传感器。
27
三、测量参考电路
28
四、总结调试
(1)被测液体中不能充满密集气泡，不能悬浮大量固体，如结晶物等。
(2) 在测量有黏度的液体时需要注意液体的温度影响。
(3)安装测量探头的容器壁要求用能够良好传递信号的硬质材料制成， 例如碳钢、不锈钢、各种硬金属、玻璃钢、硬质塑料、陶瓷、玻璃、 硬橡胶等材料或其复合材料。
9
二、电容式传感器的使用
5．运算放大器式电路
10
◆ 任务实施
一、电容传感器的选型
在保持储水池水位的自动抽水系统中，通 常采用浮标传感器或电极式传感器。浮标 传感器的缺点是有活动部件，在冬季易被 冻结；电极式传感器虽然没有活动部件， 但在冬季也被冰块覆盖。
教科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第5章 传感器 本章整合
10 V量程,故旋至C点。
(3)若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时电表与电源不连接,因此指
针不偏转;而接入a、c时,电表与电源直接连接,故指针发生偏转。
(4)当温度为70 ℃,热敏电阻RT=60 Ω,用电阻箱替代热敏电阻,所以把电阻
箱数值调到60 Ω。
对点演练
(2023广东高二期末)2022年北京冬奥会室内赛场利用温度传感器实时监控赛场
温度,而温度传感器的主要部件是热敏电阻。某探究小组的同学用一个热敏电
阻设计了一个简易的“过热自动报警电路”。
(1)为了测量热敏电阻RT的阻值随温度变化的关系,该小
组设计了如图甲所示的电路,他们的实验步骤如下:
0.06
Ω,由图乙可知,此时t=40 ℃;所以当温度t≥40 ℃时,警铃报警。
3
当考虑电源内阻时,线圈中的电流大于等于60 mA,则 R 总= = 0.06 Ω
=50 Ω,不变,但热敏电阻RT'=R总-R0-r,热敏电阻的阻值变小,温度升高。
加热器停止加热,实现温控。继电器的电
阻为20 Ω,热敏电阻的阻值RT与温度t的关
甲
系如下表所示。
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
RT/Ω
230
165
108
82
60
(1)提供的实验器材:电源E(内阻不计)、滑动变阻器R、热敏电阻RT、继电
器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干。
电源的电动势为E=3 V,电源内阻可忽略,继电器线
圈用漆包线绕成,阻值为R0=15 Ω。将热敏电阻RT
传感器应用归纳总结初中
传感器应用归纳总结初中传感器是一种能够感知和测量现实世界中各种物理量的装置，其应用十分广泛。
在初中的学习中，我们也接触了一些常见的传感器，并学习了它们的原理和应用。
本文将对初中阶段常见的传感器进行归纳总结。
一、光敏传感器光敏传感器是一种能够感知光强度的传感器，常见的有光敏电阻和光敏二极管。
光敏传感器可以应用于自动控制灯光的系统中，当周围光线强度发生变化时，传感器会检测到光线的变化并发出信号，从而控制灯光的开关和亮度。
二、温度传感器温度传感器是一种能够感知温度的传感器，常见的有热敏电阻和温度传感器模块。
温度传感器可以广泛应用于温度测量和控制系统中，如气象站、温室控制、空调等。
通过温度传感器，我们可以准确地测量环境的温度，并对温度进行相应的控制。
三、声音传感器声音传感器是一种能够感知声音信号的传感器，常见的有声音传感器模块和麦克风。
声音传感器可以应用于声音识别、噪声监测以及语音控制等领域。
通过声音传感器，我们可以将声音信号转化为电信号，并进行相应的处理和分析。
四、压力传感器压力传感器是一种能够感知压力变化的传感器，常见的有压敏电阻和压力传感器模块。
压力传感器可以应用于气体或液体的压力测量和控制系统中，如汽车胎压监测、液位监测等。
通过压力传感器，我们可以实时地监测物体的压力变化，并进行相应的反馈和控制。
五、触摸传感器触摸传感器是一种能够感知触摸信号的传感器，常见的有触摸开关和触摸传感器模块。
触摸传感器可以应用于触摸屏、智能家居以及电子设备中的触摸控制等领域。
通过触摸传感器，我们可以实现对物体的触摸操作，并转化为相应的电信号进行处理。
六、运动传感器运动传感器是一种能够感知物体运动的传感器，常见的有红外线传感器和加速度传感器。
运动传感器可以应用于安防监控、智能门禁等系统中，通过检测物体的运动，我们可以进行相应的预警和控制。
总结：传感器在我们的日常生活中扮演着十分重要的角色，它们能够感知并测量不同的物理量，并将其转化为电信号进行处理。
2024-2025学年新教材高中物理第5章传感器1认识传感器教案新人教版选择性必修第二册
3.实验器材：
-准备不同类型的传感器实物，如光敏电阻、热敏电阻、压力传感器等，以便于学生观察和学习。
-确保传感器实验套件充足，包括传感器、信号放大器、显示装置等，以便学生进行实际操作。
-准备实验所需的连接线、电源、测量仪器（如万用表）等辅助工具。
3.随堂测试：
-设计针对传感器基础知识、特性参数和实际应用的随堂测试，以评估学生对本节课重点内容的掌握情况。
-分析测试结果，了解学生的知识盲点和理解误区，为后续教学提供参考。
4.实验操作评价：
-观察学生在实验操作中的规范性和安全性，评估学生对实验原理的理解和实验技能的掌握。
-检查实验报告的撰写质量，包括实验数据的记录、分析和结论的推导。
-湿度监测与改善建议：学生需要描述如何使用湿度传感器监测植物生长环境的湿度，并提出根据监测结果调整浇水或增加湿度的措施。
-学会了与他人合作，能够在小组讨论中发挥自己的优势，共同解决问题。
3.情感态度与价值观：
-增强了对物理学科的兴趣，认识到传感器在现代科技中的重要性，激发了进一步学习的欲望。
-培养了创新意识和实践精神，敢于提出自己的观点，勇于尝试新的解决方案。
-提升了环保意识和社会责任感，了解到传感器在环境保护、资源节约等方面的应用价值。
教学评价与反馈
1.课堂表现：
-观察学生在课堂上的参与度、提问回答的积极性和准确性，以及学生对传感器知识点的理解和掌握程度。
-关注学生在课堂上的注意力集中情况，以及他们对传感器案例分析的感兴趣程度。
2.小组讨论成果展示：
-评估各小组讨论的深度和广度，以及提出的解决方案的创新性和实用性。
-检查小组成果展示的逻辑性和清晰度，以及学生在展示过程中的表达能力和沟通技巧。
第5章《传感器及其应用》参考答案
第5章《传感器及其应用》第1节 揭开传感器的“面纱”【学习目标】1．了解传感器在生产和生活中的应用。
2．知道非电学量转换成电学量的技术意义。
3．知道传感器的最基本原理及其一般结构。
4．知道敏感元件的作用。
【要点透析】1. 什么是传感器？传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）按一定规律转换成便于处理和传输电学量（如电压、电流等）的一种元件。
传感器输入的是非电学物理量，输出的是电学量。
将非电学物理量转换成电学量后，测量比较方便，而且能输入到计算机进行处理。
各种传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以至家庭生活等多种领域。
2．传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加辅助电源。
如图5.1-1所示。
敏感元件（预变换器）：将不能够直接变换为电量的非电量转换为可直接变换为电量的非电量元件。
敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等）制成的。
转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器件称为转换元件，如压电晶体、热电偶等。
转换电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路称为测量电路。
3．传感器的分类传感器的种类很多，目前尚没有统一的分类方法，一般常采用的分类方法有如下几种：（1）按工作原理分类物理传感器：利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息的传感器，如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等；化学传感器：利用化学反应识别和检测信息的传感器，如气敏传感器、湿敏传感器等； 生物传感器：利用生物化学反应识别和检测信息的传感器，它是由固定生物体材料和适图5.1-1 敏感元件当转换器件组合成的系统。
如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。
（2）按用途分类这种分类方法给使用者提供了方便，容易根据需要测量的对象选择所需要的传感器。
_新教材高中物理第五章传感器12认识传感器常见传感器的工作原理及应用课件新人教版选择性必修第二册
1、2 认识传感器 常见 传感器的工作原理及应用
核心素养目标
1．知道什么是传感器，并了解传感器 的种类。
2．知道传感器的组成及应用模式，理 解将非电学量转化为电学量的物 理意义。
3．理解常见传感器敏感元件的特性及 应用。
知识点一 认识传感器 [情境导学] 干簧管的结构很简单，如图甲所示，它只是玻璃管内封入两个软磁性材料制
成的簧片，接入图乙电路，当磁体靠近干簧管时：
(1)会发生什么现象，为什么？ (2)干簧管的作用是什么？
提示：(1)小灯泡会发光，因为两个簧片被磁化而接通。 (2)干簧管起到了开关的作用。
[知识梳理] 1．神奇的传感器 (1)干簧管是一种能够感知磁场的传感器。 (2)楼道灯白天不亮，晚上有声音时亮，是因为楼道的灯安装了“声控—光探” 开关。 (3)一些宾馆安装了自动门，当有人走近时，门会自动打开，是因为自动门安 装了红外线传感器。 (4)交通警察在检查司机是否酒后开车时，用的是“便携式酒精检测仪”，上 面安装了乙醇传感器。
(5)传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并 能够把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的如电压、电流等电学量，或 转换为电路的通断的装置。
(6)非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地 进行测量、传输、处理和控制。
2．传感器的种类 (1)物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成的传感器，如力传 感器、磁传感器、声传感器等。 (2)化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度 等转换为电信号的传感器，如离子传感器、气体传感器等。 (3)生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质的传 感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。
第5章 电涡流传感器
5. 4 电涡流传感器的应用
• 3.偏心测量 • 偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行
测量，这些弯曲可由下列情况引起: • 偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。特
别是对于装有透平监测仪表系统(TSI )的汽轮机，在启动或停机过程 电，偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重 力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置，也叫轴的径向位置，它 经常用来指示轴承的磨损，以及加载荷的大小。如由不对电导致的偏 心，它同时也用来决定轴的方位角，方位角可以说明转子是否稳定。
• 定频调幅电路虽然有很多优点，并获得广泛应用，但线路较复杂，装 调较困难，线性范围也不够宽。因此，人们又研究了一种变频调幅电 路，这种电路的基本原理与上面介绍的调频电路相似。当导体接近传 感器线圈时，由于涡流效应的作用，振荡器输出电压的幅度和频率都 发生变化，变频调幅电路利用振荡的变化来检测线圈与导体间的位移 变化，而对频率变化不予理会。
下一页 返回
5. 3 电涡流传感器的测量转换电路
• 二、调频法
• 当传感器接近被测导体时，损耗功率增大，回路失谐，输出电压Uo相 应变小。这样，在一定范围内，输出电压幅值与位移成近似线性关系。 由于输出电压的频率.fo始终恒定，因此称为定频调幅式。
• 调频式测量转换电路的原理框图如图5 - 4 ( a}所示，鉴频器特性如图 5 - 4 ( b)所示。
• 电涡流传感器由电涡流线圈和被测金属组成，如图5一1所示，对电涡 流线圈施加一个高频电压信号，高频振荡电流it在探头头部的线圈电 产生交变的磁场H1。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产 生感应电涡流电流i2，电涡流i2也将产生一个与原磁场方向相反的新 的交变磁场H2。这两个磁场相互作用将使通电线圈L1的等效阻抗Z发 生变化。电涡流传感器就是利用电涡流效应将被测量转换为传感器线 圈阻抗Z变化的一种装置。
热电偶传感器及其应用
2024/8/18
17
在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要 第三种导体两端的温度相等，则对热电偶回路总 的热电动势无影响。
利用热电偶进行测温, 必须在回路中引入连接
导线和仪表。
A
t2
t1
mV
B
t2
C
请问：接入导线和仪表后会不会影响回路中的
热电势呢？
2024/8/18
18
2．参考电极定律（标准电极定律）
A ：汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为
1℃时所产生的温差电动势。
2024/8/18
11
热电偶回路中总的热电势应是接触电动势与温差电 动势之和：
接触电动势
温差电动势
EAB T ,T0 eAB T eAB T0 eB T ,T0 eA T ,T0
k T ln
e
N AT N BT
法兰
2024/8/18
38
接线盒
普通装配型热 电偶的结构图
引出线套管
不锈钢保护管
固定螺纹 （出厂时用塑料包裹） 热电偶工作端（热端）
2024/8/18
39
２、铠装热电偶
铠装热电偶又称套管热电偶。是由金属保护套管、 绝缘材料和热电极三者组合成一体的特殊结构的热电 偶。
2024/8/18
40
铠装型热电偶外形
2024/8/18
24
一、常用热电偶简介
目前工业上常用的有四种标准化热电偶 1.铂铑10－铂热电偶（S） 2.镍铬－镍硅热电偶（K） 3.镍铬－考铜热电偶（E） 4.铂铑30－铂铑6热电偶（B）
2024/8/18
25
1.铂铑10－铂热电偶（S）
可在1300℃以下的范围内长期使用，短期可 测量1600℃的高温。
第5章 电感式传感器原理及其应用
自感式传感器结构图
5.2.2自感式传感器的工作原理 自感式传感器的工作原理 自感式传感器是把被测量变化转换成自感L的变化 的变化， 自感式传感器是把被测量变化转换成自感 的变化， 通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。 通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。 传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁） 传感器在使用时，其运动部分与动铁心（衔铁）相 当动铁芯移动时， 连，当动铁芯移动时，铁芯与衔铁间的气隙厚度 δ 发生改变，引起磁路磁阻变化， 发生改变，引起磁路磁阻变化，导致线圈电感值发 生改变，只要测量电感量的变化， 生改变，只要测量电感量的变化，就能确定动铁芯 的位移量的大小和方向。 的位移量的大小和方向。
1.差动式自感传感器的结构 差动式自感传感器的结构
(a)变气隙式； 变气隙式； 变气隙式
（b）变面积式； ）变面积式； 差动式自感传感器
（c）螺管式 ）
三种形式的差动式自感传感器以变气隙厚度式电 感传感器的应用最广。 感传感器的应用最广。
变气隙式差动式自感传感器结构剖面图
2.差动式自感传感器的特点 差动式自感传感器的特点 自感系数特性曲线如图所示。 自感系数特性曲线如图所示。
（4）调相电路 ） 调相电路的基本原理是， 调相电路的基本原理是，传感器电感的变化将引起 的变化。 输出电压相位 ϕ 的变化。
第5章 电感式传感器原理及其应用 章
5.1概述 概述 5.2 自感式传感器 5.3差动变压器式传感器 差动变压器式传感器 5.4电涡流式传感器 电涡流式传感器
5.1概述 概述
1.电感式传感器的定义 电感式传感器的定义 利用电磁感应原理将被测非电量转换成线圈 的变化， 自感系数 L 或互感系数 M 的变化，再由测 量电路转换为电压或电流的变化量输出， 量电路转换为电压或电流的变化量输出，这 种装置称为电感式传感器。 种装置称为电感式传感器。
第五章压电式传感器《传感器原理及应用》课件(共45张PPT)
第十一页，共45页。
XF X ＋＋＋＋
XF X －－－－
压电效应〞，而把沿机械轴
Y
Y－Y方向的力作用 (zuòyòng)下产生电荷的压
Y
X
电效应称为“横向压电效应 X
〞，沿光轴Z－Z方向受力那
(a)
(b)
么不产生压电效应。
石英(shíyīng)晶体 (a)理想石英(shíyīng)晶体的外形 (b)坐标系
第六页，共45页。
压电电荷(diànhè)符号与受力方向
电为C荷a，中εdA间为绝εrεd缘0A体的电电(容dià极器nj ，如图(b)。其电容量
当两极板聚集异性电荷时， í)
q
那么两极板呈现一定的电压，
＋＋＋＋ q
Ca
其大小为
――――
压电晶体
Ua
q Ca
(jīngtǐ)
(a)
(b)
压电传感器的等效电路
第二十一页，共45页。
Ca
因此，压电传感器可等效为电 压源Ua和一个电容器Ca的串联
第十二页，共45页。
理解：纵向(zònɡ xiànɡ)压电效应 与 横向压电效应
第十三页，共45页。
假设从晶体上沿 yoz 方向(fāngxiàng)切下一块如图 所示晶片, 当 在电轴方向(fāngxiàng)施加作用力时, 在与电轴 x 垂直的平面上将产 生电荷, 其大小为 qx = d11 Fx 式中: d11 ——x方向(fāngxiàng)受力的压电系数; Fx——作用力。
第5章 1 认识传感器-2常见传感器的工作原理及应用
随堂演练
1.(对传感器的理解)(2019·绵阳市高二期末)关于传感器工作的一般流程， 下列说法正确的是
√A.非电信息→敏感元件→处理电路→电信息
B.电信息→处理电路→敏感元件→非电信息 C.非电信息→敏感元件→电信息→处理电路 D.非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
1234
2.(光敏电阻的应用)如图9所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)， 当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势.当用光照射电阻R3 时，则(电源内阻不计)
例3 (多选)如图3所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电 阻，当入射光强度增大时
√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
图3
解析 当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小 而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大， 电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正 确，D项错误；
判断下列说法的正误.
(1)传感器可以把非电学量转化为电学量.( √ ) (2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大.( × )
(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但
灵敏度低.( × ) (4)电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化.( √ )
重点探究 一、传感器 导学探究 干簧管结构：如图1甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料 制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时： (1)会发生什么现象，为什么？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示 数为20 mA，这个人的体重是多少？(取g＝ 10 N/kg) 答案 55 kg
最新人教版高中物理选择性必修二第五章传感器第1节认识传感器 第2节常见传感器的工作原理及应用
2．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象。图1是动圈式话筒的原理 图，图2是磁带录音机的录音、放音原理图，由图可知下列选项叙述错误的是 ()
(3)电路结构分析： 分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路 输出信号与输入信号间的规律。 (4)执行机构工作分析： 传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得 的信息控制执行机构进行工作的过程。
【典例示范】 (多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况。图甲为某工厂成品包 装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光。每当工件挡住A发出的光 时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图中乙所示。 若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下述说法正确的是( ) A.传送带运动的速度是0.1 m/s B．传送带运动的速度是0.2 m/s C．该传送带每小时输送3 600个工件 D．该传送带每小时输送7 200个工件
IB
UH＝__k__d__。 (3)作用：把磁感应强度这个磁学量转换为_电__压__这个电学量。
二、传感器的工作模式及几种传感器的实际应用 1．传感器的一般工作模式：
2．力传感器的应用——电子秤： (1)组成及敏感元件：由金属梁和_应__变__片__组成，敏感元件是_应__变__片__。 (2)工作原理。
【问题探究】 (1)在电子秤测力时，应变片是如何把物体形变这个力学量转换为电压这个电学 量的？
提示：在电子秤中有一个弹簧钢制成的梁形元件，在梁的上下表面各贴一个应变 片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应 变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片 的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两 端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输 出。力F越大，输出的电压差值也就越大。这样就把物体形变这个力学量转换为 电压这个电学量。
第5章电感传感器。
第三节 电感式传感器的应用
一、位移测量
轴向式 电感测微 器的外形
航空插头
红宝石测头
其他电感测微头
模拟式及数字式 电感测微仪
轴向式电感测微器的内部结构
1—引线电缆 2—固定磁筒
3—衔铁
4—线圈
5—测力弹簧 6—防转销
7—钢球导轨（直线轴承）
8—测杆
9—密封套
10—测端 11—被测工件
12—探基头准面
当 ? ? ?? 1时，
? L2
?
??
?
? ?
?
?
2
? ?
?
? ?
?
?
3
? ?
? ......
?0
L0 ? 0 ? ? 0 ? ? ? 0 ?
忽略高次项： ? L2 ? L0 ? ? ?0
12
2、差动自感传感器
衔铁下移：
L1 ? ? 0 AW 2
?
2(? 0 ? ? ? )
L2 ? ? 0 AW 2 2(? 0 ? ? ? )
上一页
下一页
5.2.1 差动变压器
变隙式差动变压器 螺线管式差动变压器 差动变压器应用
返回
上一页
下一页
变隙式差动变压器
当一次侧线圈接入激励电压后，二次侧线圈将产生感应电压输出 互感变化时，输出电压将作相应变化
两个初级绕组的同名端顺向串联， 而两个次级绕组的同名端则反向串联。
返回
上一页
下一页
1. 工作原理
3
? ?
?
?? ?
?
? ??0
5
? ?
?
......
? ?
?
?
传感器原理与应用复习要点
第一章传感器的一般特性1.传感器技术的三要素。
传感器由哪3部分组成?2.传感器的静态特性有哪些指标?并理解其意义。
3.画出传感器的组成方框图,理解各部分的作用。
4.什么是传感器的精度等级?一个0.5级电压表的测量范围是0~100V,那么该仪表的最大绝对误差为多少伏?5.传感器工作在差动状态与非差动状态时的优点有哪些?灵敏度、非线性度?第二章应变式传感器6.应变片有那些种类?金属丝式、金属箔式、半导体式。
7.什么是压阻效应?8.应变式传感器接成应变桥式电路的理解、输出信号计算。
应变片桥式传感器为什么应配差动放器?9.掌握电子称的基本原理框图,以及各部分的作用。
10.电阻应变片/半导体应变片的工作原理各基于什么效应?11.半导体应变片与金属应变片各有哪些特点。
第三章电容式传感器12.电容式传感器按工作原理可分为哪3种?13.寄生电容和分布电容对电容式传感器有什么影响?解决电缆电容影响的方法有那些?14.什么是电容电场的边缘效应?理解等位环的工作原理。
15.运算法电容传感器测量电路的原理及特点。
第四章电感式传感器16.了解差动变压器的用途及特点。
17.差动变压器的零点残余电压产生的原因?第五章压电式传感器18.什么是压电效应?什么是逆压电效应?常用压电材料有哪些?19.压电传感器能否测量缓慢变化和静态信号?为什么?20.压电传感器的前置放大器电路形式主要有哪两种?理解电压放大器、电荷放大器的作用。
第六章数字式传感器21.光栅传感器的原理。
采用什么技术可测量小于栅距的位移量?22.振弦式传感器的工作原理。
第七章热电式传感器23.热电偶的热电势由那几部分组成?24.热电偶的三定律的理解。
25.掌握热电偶的热电效应。
26.热电偶冷端补偿原理和必要性及补偿电桥法的补偿原理。
27.铂电阻采用三线制接线方式的原理和特点?28.采用负温度系数热敏电阻稳定晶体管放大器静态工作点的工作原理。
29.集成温度传感器AD590的主要特点。
第5章 霍尔式传感器(西理工传感器原理及应用课件)
(c)遮断式
由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理 量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、 液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车 轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路， 可制成车速表，里程表等等.
转速测量演示
f n= 60 4
(r/min)
第五章 磁电式传感器
本章要点: 1.磁电感应式传感器的原理和应用 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件) 的原理、设计方法和正确使用
第一节
磁电感应式传感器
简称感应式传感器，也称电动式传感器。 建立在电磁感应基础上，利用导体和磁场发生相对运动而在 导体两端输出感应电动势 e=BNlv 。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。 以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接，磁钢用 弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元 件支承。
b.四根引线
c.壳体：非导磁金属、陶瓷和环氧树脂封装。
电路符号：
H
常用材料有锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、 砷化铟（InAs）等半导体材料。
2.电磁特性 a.UH-I特性：磁场B恒定，控制电流I与霍尔输出电势 UH之间呈线性关系。 b.UH-B特性：控制电流I恒定，霍尔元件的开路霍尔 电势随磁感应强度增加并不完全呈线性关系。 c.R-B特性：磁阻效应：霍尔元件的内阻随磁场的绝对 值增加而增加的现象（增大）。 3.霍尔元件的零位误差(不等位电势和寄生直流电势)、 温度误差及补偿
VH cos
a. sin2及 cos2 发生器 两霍尔器件互成直角地放在一个可旋转的恒定磁场中，其中 之一通以控制电流I，输出电压为VH1=kHI cos，如果把该输 出电压放大后加至另一个霍尔器件的控制电流端，则第二 个霍尔输出电压为VH2 sincos，因此VH2 sin2 。 如果两个霍尔器件互相平行安置，则输出为VH2 cos cos， 即VH2 cos2
(传感器技术及应用)第5章磁敏传感器
02
磁敏传感器的技术原理
霍尔效应
总结词
霍尔效应是磁敏传感器中应用最广泛的技术原理之一，它利用磁场对导体中载流子的作用力来检测磁 场。
详细描述
当导体中通入电流时，磁场会对载流子施加洛伦兹力，使载流子在导体中偏转，产生霍尔电压。霍尔 电压的大小与磁场强度成正比，因此可以通过测量霍尔电压来间接测量磁场强度。
工作原理
磁敏传感器利用磁电效应、霍尔 效应、磁阻效应等物理原理，将 磁场变化转换成电信号，电信号 经过处理后可以输出磁场参数。
分类与特点
分类
磁敏传感器有多种类型，包括霍尔元 件、霍尔集成电路、磁阻元件、磁通 门等。
特点
磁敏传感器具有高灵敏度、高精度、 稳定性好、抗干扰能力强等优点，能 够实现对微弱磁场变化的精确测量。
磁性材料检测
磁敏传感器可以检测磁性材料的磁性 特征，如磁滞回线、矫顽力等，常用 于磁性材料的研究和生产过程中。
电流测量
直流电流测量
磁敏传感器可以测量直流电流的大小， 常用于电池电量检测、电路保护等领域 。
VS
交流电流测量
磁敏传感器也可以测量交流电流的大小， 常用于电网监测、电机控制等领域。
位置和角度检测
详细描述
磁通门技术利用铁磁材料的磁化曲线非线性的特点，将交变磁场转化为电压或电流信号。磁通门技术的优点在于 其具有较高的灵敏度和精度，可以用于测量弱磁场和磁场分布。
03
磁敏传感器的应用实例
磁场测量
磁场强度检测
磁敏传感器能够检测磁场强度，常用 于地质勘测、航空航天、医疗等领域， 如检测地球磁场、磁场异常点等。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
05
磁敏传感器与其他传感 器的比较
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．确定传感器所感受到的物理量 传感器所感受到的物理量有力、热、磁、 光、声等． 2．转换电路把输出转换成电学量信号 通过转换元件把敏感元件的输出转换成电 学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号 转换为便于处理、显示、记录或控制的量．
例1 一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆 盘上沿半径开有一条宽度为2 mm的均匀狭缝，将 激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转动 轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步 地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发 射激光束，在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光 器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信 号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图 线．图5－1甲为该装置示意图，图乙为所接收的 光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵 坐标表示接收到的激光信号强度，图中Δt1＝ 1.0×10－3 s，Δt2＝0.8×10－3 s.
【答案】 见解析
【方法总结】 此类问题的关键是通过图 象提取信息以及明确传感器的用途．
专题2 自动控制电路的设计
各种传感器广泛应用于人们的日常生活、 生产中，如空调机、电冰箱、电饭煲、火灾报警 器、路灯自动控制器、电脑鼠标器等．传感器把 所感受的非电学量(如力、热、磁、光、声等)， 转换成便于测量的电压、电流等电学量，与电路 相结合达到自动控制的目的．
Δti＝2πdriT③ r3－r2＝r2－r1＝vT④ r2－r1＝d2Tπ(Δ1t2－Δ1t1)⑤ r3－r2＝d2Tπ(Δ1t3－Δ1t2)⑥ 由④⑤⑥式解得 Δt3＝2ΔΔtt11－ΔtΔ2 t2
＝2×1.10.×0×101－03－×3－0.08.×8×101－03－3 s≈0.67×10－3 s.
(1)利用图乙中的数据求1 s时圆盘转动的角速度； (2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向； (3)求图乙中第三个激光信号的宽度Δt3.
图5－1
【解析】 (1)由题中图线读得，转盘的转动 周期
T＝0.8 s①
角速度 ω＝2Tπ＝60..288 rad/s＝7.85 rad/s.② (2)激光器和传感器沿半径由中心向边缘移 动(理由为：由于脉冲宽度在逐渐变窄，表明光 信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对 应传感器所在位置的线速度逐渐增加，因此激 光器和传感器沿半径由中心向边缘移动)． (3)设狭缝宽度为d，传感器接收到第i个脉 冲时距转动轴的距离为ri，第i个脉冲的宽度为 Δti，激光器和传感器沿半径的运动速度为v.
知识网络构建
专题归纳整合
专题1 传感器问题中的物理思维方法
传感器问题具有涉及的知识点多、综合 性强、能力要求高等特点，而传感器的形式 又多种多样，有的原理甚至较难理解．但不 管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求 解问题的关键．因此，求解时必须结合题目 提供的所有信息，认真分析传感器所在的电 路结构，这样才能对题目的要求作出解释或 回答．
例2 全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程 序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排 水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使 电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞打 开，排出污水．牵引电磁铁的结构如图5－ 2所示．
图5－2
当程序控制器的控制电流通过线圈时，线 圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化， 由于磁体相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时 铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水．同样，控 制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性， 弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀 门．想一想：
【答案】 见解析
【方法总结】 电路的自动控制是传感器 实际应用的组装和调试，都必须在综合运用相 关知识的前提下才能解决．这需要我们能够把 一个复杂的问题分解为若干较简单的问题，找 出它们之间的联系，从而能够灵活地运用物理 知识解决所遇到的问题．
高考真题演练
章末过关检测
(1)某时刻输入控制电流时，a为正，b为 负，则铁芯2中A端和B端分别为什么磁极？
(2)a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯 2是否仍然吸入线圈？与恒定电流相比会有什 么不同？
【解析】 (1)利用安培定则判断，A端为 S极，B端为N极．
(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化， 且磁化后的磁性总是与线圈要发生相吸的作 用．但与恒定电流产生的因而会有振动而产生噪声．