《传感器及其工作原理》精品课件

左 选填 不透光的黑纸将Rt包裹起来，表针将向______(
“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？
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
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
（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。
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
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Βιβλιοθήκη 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
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_______
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
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，
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。
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。
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
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
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
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？
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
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。