傳感器及其工作原理

1、整理課件1第三章第三章 傳感器傳感器整理課件2整理課件3整理課件4酒精含量測試儀酒精含量測試儀雷達測速儀雷達測速儀電子秤電子秤紅外耳溫計紅外耳溫計整理課件5航空航天宇宙飛船航空航天宇宙飛船 飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場、振飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場、振動測量；動測量；“阿波羅阿波羅10”飛船對飛船對3295個參數(shù)進行檢測，其中：個參數(shù)進行檢測，其中： 溫度傳感器溫度傳感器559個個 壓力傳感器壓力傳感器140個個 信號傳感器信號傳感器501個個 遙控傳感器遙控傳感器142個個專家說：專家說：整個宇宙飛船就是高性能傳感器的集合體整個宇宙飛船就是高性能傳感

2、器的集合體整理課件6原理：原理：當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化，當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到開關(guān)的作用相互吸引而接通，干簧管能起到開關(guān)的作用整理課件7 電電 梯梯 選層控制選層控制 電電 話話 折疊式手機的開關(guān)折疊式手機的開關(guān) 有線電話聽筒拿離時的開關(guān)控制有線電話聽筒拿離時的開關(guān)控制 微波爐微波爐 爐門的開關(guān)控制爐門的開關(guān)控制 冰冰 箱箱 門的開關(guān)控制門的開關(guān)控制 煤氣表煤氣表 流量控制流量控制 汽汽 車車 安全氣囊的開關(guān)控制安全氣囊的開關(guān)控制 天窗天窗/車窗車窗 開關(guān)控制開關(guān)控制 安全帶的扣妥安全帶的扣妥/松拖警示松拖警示整理課件8一種防盜門報警電路一

3、種防盜門報警電路干簧干簧管管整理課件9視覺視覺嗅覺嗅覺聽覺聽覺味覺味覺觸覺觸覺光傳感器光傳感器濕度傳感器濕度傳感器氣體傳感器氣體傳感器聲音傳感器聲音傳感器味傳感器味傳感器溫度傳感器溫度傳感器壓力傳感器壓力傳感器人獲取外界信息人獲取外界信息機械自動化設(shè)備獲取外界信息機械自動化設(shè)備獲取外界信息整理課件101.1.傳感器的定義：傳感器的定義：轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路物理信息物理信息化學(xué)信息化學(xué)信息生物信息生物信息電信號電信號敏感元件敏感元件傳感器傳感器傳感器是指這樣一類元件：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、磁、化學(xué)成分力、溫度、光、聲、磁、化學(xué)成分等等非電學(xué)量，并把它們

4、按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電電壓、電流流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷電路的通斷。整理課件112.2.傳感器的作用傳感器的作用Text測量、傳輸、處理和控制測量、傳輸、處理和控制整理課件12整理課件13整理課件14整理課件15特性：特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般強度時，電阻的大小也隨著改變。一般會會隨著光照強度的增大而電阻值減小隨著光照強度的增大而電阻值減小。4 4、傳感器常用的敏感元件、傳感器常用的敏感元件 光敏電阻的工作原理光敏電阻的工作原理 光敏電阻能夠把光照強弱這個光

5、學(xué)量轉(zhuǎn)換為光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。電阻這個電學(xué)量。整理課件16例例1.1.如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R R1 1為光敏電阻，為光敏電阻，R R2 2為定值電阻此光電計數(shù)器的基為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是（本工作原理是（ ）A A當有光照射當有光照射R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B B當有光照射當有光照射R R1 1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次DD信號處理系統(tǒng)每

6、獲得一次高電壓就計數(shù)一次信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次AR1R2信號處理系統(tǒng)整理課件17整理課件18熱敏電阻熱敏電阻(1)(1)特點：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關(guān)溫度變化特點：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關(guān)溫度變化，阻值有明顯變化，阻值有明顯變化(2)(2)作用：熱敏電阻可以將溫度的高低這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻作用：熱敏電阻可以將溫度的高低這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學(xué)量這個電學(xué)量整理課件19鉑電阻鉑電阻 有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以做有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以做成傳感器，稱為熱電阻成傳感器，稱為熱電阻金屬電阻隨溫度的升高而增加金屬

7、電阻隨溫度的升高而增加金屬熱電阻也是將溫度的高低這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量金屬熱電阻也是將溫度的高低這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量整理課件20整理課件21定片定片動片動片電介質(zhì)電介質(zhì)金屬芯線金屬芯線導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體待測壓力待測壓力F固定電極固定電極可動電極可動電極x極板極板極板極板電介質(zhì)電介質(zhì)整理課件22示意圖示意圖被測物體被測物體x電容器極板電容器極板電介質(zhì)板電介質(zhì)板整理課件23待測壓力F固定電極膜片電極例例2 2傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種測定壓力的電容式傳感器，當待測壓力測定壓力的電容式傳感器，當待測壓力F F作用于可動膜作用于

8、可動膜片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（計和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（ ）A A當當F F向上壓膜片電極時，電容將減小向上壓膜片電極時，電容將減小B B當當F F向上壓膜片電極時，電容將增大向上壓膜片電極時，電容將增大C C若電流計有示數(shù)，則壓力若電流計有示數(shù)，則壓力F F發(fā)生變化發(fā)生變化D D若電流計有示數(shù)，則壓力若電流計有示數(shù)，則壓力F F不發(fā)生變化不發(fā)生變化 BC整理課件24 如圖如圖6 61 13 3所示，所示，R R1 1、R R2 2為定值為定值電阻，電阻，L L為小燈泡，為小燈泡，R

9、R3 3為光敏電阻，當為光敏電阻，當光照射到光照射到R R3 3上的光強度增大時上的光強度增大時( ( ) )光敏電阻的特性光敏電阻的特性圖圖613A A電壓表的示數(shù)增大電壓表的示數(shù)增大B BR R2 2中電流減小中電流減小C C小燈泡的功率增大小燈泡的功率增大D D電路的路端電壓增大電路的路端電壓增大【思路點撥】光敏電阻有隨著光照強度的增強而阻值減小【思路點撥】光敏電阻有隨著光照強度的增強而阻值減小的特征，由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)的分壓、分流原理對的特征，由閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)的分壓、分流原理對電路進行動態(tài)分析電路進行動態(tài)分析ABCABC整理課件251.1.如圖如圖6 61 14 4所

10、示，將多用電表的選擇開關(guān)所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于電阻擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻置于電阻擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻R Rt t的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中央若用不透光的黑紙將央若用不透光的黑紙將R Rt t包裹起來，表針將向包裹起來，表針將向_(_(選填選填“左左”或或“右右”) )轉(zhuǎn)動；若用手電筒轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射光照射R Rt t，表針將向，表針將向_(_(選填選填“左左”或或“右右”) )轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動圖圖614左左右右整理課件26 如圖如圖6 61 15 5所示，所示，R R1 1為定值電阻，為定值電阻，R R2 2

11、為負為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，當溫度降低時，電阻變大，溫度系數(shù)的熱敏電阻，當溫度降低時，電阻變大，L L為小燈泡，當溫度降低時為小燈泡，當溫度降低時( ( ) )A AR R1 1兩端的電壓增大兩端的電壓增大B B電流表的示數(shù)增大電流表的示數(shù)增大C C小燈泡的亮度變強小燈泡的亮度變強D D小燈泡的亮度變?nèi)跣襞莸牧炼茸內(nèi)鯚崦綦娮璧奶卣鳠崦綦娮璧奶卣鲌D圖615C整理課件27【思路點撥】根據(jù)串并聯(lián)電路的特點及【思路點撥】根據(jù)串并聯(lián)電路的特點及閉合電路的歐姆定律進行動態(tài)分析閉合電路的歐姆定律進行動態(tài)分析【解析】【解析】R R2 2與燈與燈L L并聯(lián)后與并聯(lián)后與R R1 1串聯(lián)，與電串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合

12、電路，當溫度降低時，電阻源構(gòu)成閉合電路，當溫度降低時，電阻R R2 2增大，增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈L L兩端兩端電壓增大，燈泡亮度變強，電壓增大，燈泡亮度變強，R R1 1兩端電壓減小，兩端電壓減小，故故C C正確，其余各項均錯正確，其余各項均錯整理課件282.2.如圖如圖6 61 16 6所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱擋，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻敏電阻R Rt t的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間若往中間

13、若往R Rt t上擦一些酒精，表針將向上擦一些酒精，表針將向_(_(填填“左左”或或“右右”) )移動；若用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，移動；若用吹風(fēng)機將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向表針將向_(_(填填“左左”或或“右右”) )移動移動圖圖616左左右右整理課件29CDFBEI IU UH H霍爾元件工作原理圖霍爾元件工作原理圖整理課件30整理課件31dIBkUHqBvbUqH)1(nqkdIBknqdIBUH其中vbdnqI)( 載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差. .當達到穩(wěn)定狀當達到穩(wěn)定狀態(tài)時態(tài)時, ,洛侖茲力與電場力平衡洛侖茲力與電場力平衡

14、電流的微觀表達式電流的微觀表達式 整理課件321、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)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量整理課件33整理課件34 例例3 3、如圖所示，有電流、如圖所示，有電流I I流過長方體金屬塊，流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為金屬塊寬度為d d，高為，高為b b，有一磁感應(yīng)強度，有一磁感應(yīng)強度為為B B的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n n，試

15、問金屬塊上、，試問金屬塊上、下表面哪面電勢高？電勢差是多少？下表面哪面電勢高？電勢差是多少？ 下表面下表面nedIBU 整理課件35霍爾元件的特性霍爾元件的特性整理課件36圖圖617整理課件37整理課件38【答案】【答案】(1)evB(2)證明見解析證明見解析整理課件393.3.如圖如圖6 61 18 8所示是霍爾元件的工作原所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用理示意圖，如果用d d表示薄片的厚度，表示薄片的厚度，k k為霍為霍爾系數(shù)，對于一個霍爾元件爾系數(shù)，對于一個霍爾元件d d、k k為定值，如為定值，如果保持電流果保持電流I I恒定，則可以驗證恒定，則可以驗證U UH H隨隨B B的變化的變化情況以下說法中正確的是情況以下說法中正確的是( () )圖圖618整理課件