高中物理選修3-2知識復(fù)習(xí)提綱：第六章-傳感器(人教版)

高三物理選修3-2知識點總結(jié)：第六章傳感器（人教版）第六章：傳感器本章從生活中常見的傳感器入手，以對傳感器的認(rèn)識過程為主線，以轉(zhuǎn)換思想為理論依據(jù)，深入研究了傳感器的原理、應(yīng)用以及自動控制電路的設(shè)計，重點是對傳感器的認(rèn)識過程、傳感器的原理的理解及其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，學(xué)會由非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的轉(zhuǎn)換思想，掌握傳感器和自動控制電路的工作過程，會用傳感器和轉(zhuǎn)換思想，設(shè)計簡單的自控裝置。知識構(gòu)建：新知歸納：傳感器及其工作原理:傳感器是這樣一類元件：它能夠感受諸如力、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換成為電路的通斷。傳感器的分類：常用傳感器是利用某些物理、化學(xué)或生物效應(yīng)進行工作的，根據(jù)測量的不同，可將傳感器分為物理型、化學(xué)型和生物型。物理型傳感器是：利用被測量物質(zhì)的某些物理性質(zhì)（如電阻、電壓、電容、磁場等）發(fā)生明顯變化的特性制成的，如光電傳感器、力學(xué)傳感器等?；瘜W(xué)型傳感器是：利用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)換成為電學(xué)量的敏感元件制成的。③生物型傳感器是：利用各種生物或生物物質(zhì)的特性做成的，用以檢測與識別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器，生物或生物物質(zhì)，主要是指各種酶、微生物、抗體等，分別對應(yīng)酶傳感器、微生物、傳感器、免疫傳感器等等傳感器的原理：傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的大多是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號是非常微弱的，一般要經(jīng)過放大等處理后，再通過控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作。光敏電阻現(xiàn)象：光敏電阻在光照條件下，電阻值很小；在無光條件下，電阻值很大。普通電阻與光照條件無關(guān)。分析論證：光敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性不好；隨著光照的增強，載流子增多，導(dǎo)電性變好，普通金屬電阻內(nèi)自由電子受光照影響很小，所以電阻一般與光照條件無關(guān)。特點：光敏電阻的電阻大小與光照的強弱有關(guān)，光照強度越大，電阻越小。熱敏電阻和金屬熱電阻：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。作用：熱敏電阻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：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，金屬電阻隨溫度的升高而增加。熱敏電阻與金屬熱電阻的區(qū)別：熱敏電阻和金屬熱電阻都隨溫度的變化而變化，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差；熱敏電阻的靈敏性好，但化學(xué)穩(wěn)定性較差。霍爾效應(yīng)：厚度為鑿的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)恒定電流I通過導(dǎo)體板時，導(dǎo)體板的左右側(cè)面出現(xiàn)電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)原理：外部磁場使運動的載流子受到洛倫茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向電場；橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時，導(dǎo)體板左右兩側(cè)會形成穩(wěn)定的電壓。電熨斗的自動控溫原理常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而斷開電源，停止加熱，溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作用。擴展閱讀：紅外線傳感器與紅外測溫儀紅外線傳感器是利用紅外線的物理性質(zhì)來進行測量的傳感器，紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)，任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線，紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高、響應(yīng)快等優(yōu)點。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路，光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類，檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件，熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻，熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出，光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進行診斷治療；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視，可實現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報。采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機的過熱情況等。紅外測溫儀的測溫原理是將物體（如鋼水）發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號，紅外線輻射能的大小與物體（如鋼水）本身的溫度相對應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變成的電信號大小，可以確定物體（如鋼水）的溫度，任何物體只要它的溫度高于絕對零度，就有熱輻射向外部發(fā)射，物體溫度不同，其輻射