高二物理選修3-2傳感器及其應(yīng)用(課件)

第六章傳感器第六章傳感器1－3、傳感器原理及應(yīng)用種類(lèi)繁多的傳感器指紋考勤機(jī)電子秤電磁流量計(jì)電子測(cè)溫計(jì)一、什么是傳感器?

傳感器是指這樣一些元件：它能夠感受諸如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光，化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量

的一種組件，起自動(dòng)控制作用

。非電學(xué)量

電學(xué)量傳感器角度位移速度加速度壓力溫度濕度聲強(qiáng)光照強(qiáng)度………電壓電流電阻電容二、傳感器的種類(lèi)物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器物理傳感器：

利用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測(cè)對(duì)象信息的傳感器。如電容傳感器、電感傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等。其接受的是壓力、聲波、光等的物理信息。（按感受信息的學(xué)科特點(diǎn)不同）化學(xué)傳感器：是利用化學(xué)反應(yīng)的原理，識(shí)別和檢測(cè)信息，把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。

如氣敏傳感器、濕敏傳感器等，在環(huán)境保護(hù)火災(zāi)報(bào)警、醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器方面有廣泛應(yīng)用。生物傳感器：是一種利用生物活性物質(zhì)選擇性的識(shí)別和測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器。如組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鞯取Ｆ涓惺芷髦泻猩镔|(zhì)，代替嗅覺(jué)、味覺(jué)功能的傳感器。轉(zhuǎn)換電路物理信息化學(xué)信息生物信息電信號(hào)敏感元件傳感器三、傳感器的工作原理傳感器：一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成

轉(zhuǎn)換器件敏感元件轉(zhuǎn)換電路非電物理量電學(xué)量常見(jiàn)傳感器及工作原理1、光敏電阻（光電傳感器）（1）光敏電阻的電阻率與光照強(qiáng)度有關(guān)。（2）光敏電阻受到光照時(shí)電阻會(huì)變小。硫化鎘（CdS）是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；光照增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好。（3）光敏電阻將光學(xué)量（光照強(qiáng)度）轉(zhuǎn)化為電學(xué)量（電阻）。特性：

利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的火災(zāi)報(bào)警器光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器例1、如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（）A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次AC2、熱敏電阻和金屬熱電阻（1）導(dǎo)電性能與溫度的變化關(guān)系。半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨溫度升高而變好（電阻率隨溫度升高而減?。?；金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低（電阻率隨溫度升高而增大）。ORT金屬導(dǎo)線熱敏電阻（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學(xué)穩(wěn)定性較差，測(cè)量范圍較?。唤饘贌犭娮璧幕瘜W(xué)穩(wěn)定性較好，測(cè)量范圍較大，但靈敏度較差。（3）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠?qū)釋W(xué)量(溫度)轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。例2有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法正確的是（）ABA.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻AC例3：如圖是一火警報(bào)警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是（

）A.

I

變大，U變大B.

I變小，U變小C.

I變小，U變大D.

I變大，U變小R1R2R3AabErB

例題4:如圖所示，R1、R2為定值電阻，L是小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，（

）

A．電壓表的示數(shù)增大

B．R2中電流減小

C．小燈泡的功率增大

D．電路的路端電壓增大返回ABC

力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。

3.力電傳感器

力傳感器的應(yīng)用——電子秤金屬梁U1U2例題3：（2003上海考題）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿p，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是()A物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)B（1）測(cè)定角度θ（2）測(cè)定液面高度h（3）測(cè)定壓力F（4）測(cè)定位移x

定片動(dòng)片θ電介質(zhì)金屬芯線導(dǎo)電液體待測(cè)壓力F固定電極可動(dòng)電極x極板極板電介質(zhì)4:電容式傳感器電容式位移傳感器電容式位移傳感器把力學(xué)量（位移）轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電容）。示意圖被測(cè)物體x電容器極板電介質(zhì)板

（1）材料：半導(dǎo)體如：砷化銦CDFBEIUH霍爾元件工作原理圖

（3）霍爾電壓:K為比例系數(shù)，稱(chēng)為霍爾系數(shù)，其大小與元件的材料有關(guān)。一個(gè)霍爾元件的d、k為定值，再保持I恒定，則UH的變化就與B成正比。因此霍爾元件又稱(chēng)磁敏元件?；魻栐汛艑W(xué)量（磁感應(yīng)強(qiáng)度）轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電壓）。5、霍爾元件（磁傳感器）

（2）工作原理：1、傳感器：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)力