山東省冠縣武訓(xùn)高級(jí)中學(xué)高三物理復(fù)習(xí)課件傳感器

10.3傳感器的原理及應(yīng)用zxxk

高三總復(fù)習(xí)選修3-2

傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如位移、速度、力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、溫度、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)換為電壓、電流、電阻、電容等

電學(xué)

量，或轉(zhuǎn)換為電路的

通斷

的元器件一、傳感器的概念把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了．

非電學(xué)量電學(xué)量

傳感器光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．Zx````xk二、常用傳感器元器件工作原理1．光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時(shí)，載流子少，導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變

好例1.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ABC<1>金屬熱電阻：規(guī)律：電阻隨溫度的升高而增大。<2>熱敏電阻（半導(dǎo)體）：規(guī)律：電阻隨溫度的升高而減小。

與熱敏電阻相比，金屬熱電阻化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度不高2、熱敏電阻

金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻

熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻

這個(gè)電學(xué)量121.金屬導(dǎo)線；2.熱敏電阻電阻——溫度特性圖線RTSi++++++++Si++++++Si++++++Si++++++Si++++++Si++++Si++++Si++++Si++++++Si++++Si++++Si++++--------------------------------------------------------------Si++++++++Si++++++Si++++++Si++++++Si++++++Si++++Si++++Si++++Si++++++Si++++Si++++Si++++--------------------------------------------------------------Si++++++++Si++++++Si++++++Si++++++Si++++++Si++++Si++++Si++++Si++++++Si++++Si++++Si++++--------------------------------------------------------------例2：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（

）z```xxkA.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霍爾電壓一個(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。Z````xxk磁感應(yīng)強(qiáng)度→電壓NMFBEIUH——FBFEFB=FEdL3、霍爾元件力——?！娮枭易兓B(yǎng)—電壓4、力歸電傳誓感器冬的應(yīng)遞用——電子掏秤原理章分析：U1U2應(yīng)變距片是產(chǎn)一種抱敏感芬元件榴，現(xiàn)母多由產(chǎn)半導(dǎo)鈴體元鋒件制奔成。域自由志端施滴力F，上澇表面姓拉伸檢，電虛阻變牌大，讓兩端手電壓守大。斑下表膝面壓晨縮，葵電阻袋變小盛，兩叛端電槍壓變叛小。售力F越大責(zé)，輸混出電俱壓差沫越大駐。例3：關(guān)缺于電子分秤中應(yīng)變藏式力澤傳感圓器的說扛法:正確肥的是A.應(yīng)變欺片是詞由多急用半賤導(dǎo)體老材料雞制成B.當(dāng)應(yīng)彼變片技的表亭面拉謎伸時(shí)染，其曲電阻挨變大懲；反餃之，六變小C.傳感僚器輸僵出的鉆是應(yīng)雀變片泥上的陶電壓D.外力鳴越大間，輸酒出的怨電壓銳差值討也越桶大（A盯B尚D）普通畢干簧誘管有映兩個(gè)國簧片潛，是狡用有振彈性揀的軟磁蜻性材料刪制成拐的，批它們礎(chǔ)密封明在玻愁璃管念中，樂成為樸一組壘常開型望觸點(diǎn)救．管兇中充鵲入惰腫性氣總體來氣防止火觸點(diǎn)尾被氧系化．干簧驅(qū)管將贈(zèng)磁場(chǎng)港的變奇化轉(zhuǎn)余換成倚電路宇的通斷5．干溜簧管當(dāng)磁寄體靠閣近(按一補(bǔ)定方究位)干簧如管時(shí)志，兩粒個(gè)簧邪片被逢磁化虛而接質(zhì)通雙金歌屬片槐巧妙寧地利烈用了殲不同海金屬道熱膨顯脹的吐差異且．把川膨脹豆系數(shù)樓不同警的兩攔種金僚屬片士黏合域在一裁起，趨常溫有下是政直的傻，當(dāng)儀加熱勸時(shí)，際由于蹲兩種剛金屬喬的膨伶脹程腎度不靜同，等雙金濱屬片舒就會(huì)飯向膨炸脹程司度小的金運(yùn)屬片個(gè)那一妹側(cè)彎薯曲．6．雙兼金屬椒片：銅的膨脹道系數(shù)蠶大于沫鐵6、雙損金屬堵片溫尖度傳錦感器的作妻用：艘控制衫電路塵的通絹斷.溫度音傳感浸器的默應(yīng)用——電熨扣斗常溫夫下，貸上、吵下觸沙點(diǎn)應(yīng)已是接征觸的財(cái)，但媽溫度嶺過高廚時(shí)，偷由于坦雙金貿(mào)屬片扎受熱剛膨脹板系數(shù)稼不同睜，上牛部金積屬膨廣脹大晴，下喉部金態(tài)屬膨盒脹小己，則孤雙金絨屬片虜向下刑彎曲譽(yù)，使工觸點(diǎn)智分離溪，從容而切陵斷電睡源，蹦停止喬加熱商．溫驕度降紗低后儉，雙肺金屬腳片恢譜復(fù)原蒙狀，著重新和接通鑰電路勺加熱搭，這聯(lián)樣循舍環(huán)進(jìn)鈴行，芬起到菠自動(dòng)濱控制給溫度虧的作飄用．熨燙斤棉麻模衣物缺和熨斬燙絲溪綢衣努物需靈要設(shè)愧定不術(shù)同的弊溫度淡，此匯時(shí)可昏通過食調(diào)溫睜旋鈕授調(diào)節(jié)消升降勁螺絲亮，升凱降螺映絲帶絲式動(dòng)彈謎性鋼彎片升明降，瘦從而枯改變廟觸點(diǎn)濁接觸侵的難奧易，僵達(dá)到塵控制害在不舅同溫忠度的能目的終．7．感陰溫鐵真氧體(1拼)感溫歇鐵氧蘆體是撥用氧造化錳稻、氧筑化鋅局和氧橋化鐵橫粉末例混合牌燒結(jié)旁而成.(2飛)常溫使下具呼有鐵當(dāng)磁性詞，能偵夠被鋸磁體頃吸引工。溫短度達(dá)飄到約10旨3℃時(shí)，蓄失去悔鐵磁蹲性，薦不能樂被磁幕體吸費(fèi)引。(3斧)使感搞溫鐵踢氧體第失去拍鐵磁休性的槐溫度吧，也匙叫居里弦溫度.電飯拾鍋燒最飯飯碗熟后析會(huì)自華動(dòng)斷堅(jiān)開，撿燒水咬水開俱后不住能能占自動(dòng)豆斷開工作場(chǎng)原理:(1)開始禽煮飯均時(shí)，膝用手器壓下演開關(guān)單按鈕柿，永字磁體室與感塵溫磁吧體相冠吸，摔手松牙開后涂，按勢(shì)鈕不但再恢蛛復(fù)到買圖示據(jù)狀態(tài)旨。（2)水沸墾騰后,由于粥鍋內(nèi)啟保持10斤00C不變,故感惹溫磁脹體仍栽與永江磁體授相吸,繼續(xù)按加熱.故鍋頓內(nèi)大擦致保奶持10重00C不變.(3)飯熟刪后,水分位被大澡米吸螞收,鍋底怖溫度琴升高,當(dāng)溫跑度升鑼至“宿居里月點(diǎn)10速30C”時(shí),感溫砌磁體捧失去毅鐵磁鍵性,在彈否簧作砌用下,永磁伏體被額彈開,觸點(diǎn)呆分離,切斷似電源,從而芒停止婚加熱船．(4立)如果卻用電壘飯鍋揪燒水,水沸欠騰后,鍋內(nèi)獄保持10全00C不變,溫度衫低于“居厘里點(diǎn)10鄭30C”,電飯點(diǎn)鍋不家能自墾動(dòng)斷收電.只有賞水燒展干后,溫度揚(yáng)升高秒到10難30C才能幻玉自動(dòng)箏斷電.7．感想溫鐵某氧體動(dòng)片θ（1）測(cè)韻定角拴度θ：（2）測(cè)竹定液涼面高暮度h：（3）測(cè)漂定壓沿力F：（4）測(cè)西定位昏移x：定片導(dǎo)電液體待測(cè)鋤壓力F固定叛電極可動(dòng)稿電極極板極板電介勵(lì)質(zhì)X電介質(zhì)金屬芯線8、電碎容式鄰傳感凳器待測(cè)壓力F固定電極膜片電極例4．傳陷感器乖是一栗種采謎集信純號(hào)的還重要避器件歪，如臟圖是淹一種殖測(cè)定磁壓力叫的電境容式罵傳感貿(mào)器，橫當(dāng)待融測(cè)壓忘力F作用獸于可揚(yáng)動(dòng)膜帶片產(chǎn)趨生變企形，般引起展電容遍的變婦化，昆若將置電容年器、循靈敏圣電流豪計(jì)和枯電源傾串聯(lián)薪接成打閉合眾電路袖，那瓜么（頃）A．當(dāng)F向上猜壓膜伶片電擁極時(shí)渣，電蠟容將位減小B．當(dāng)F向上極壓膜涂片電現(xiàn)極時(shí)插，電梁容將吳增大C．若電天流計(jì)售有示清數(shù)，蠟則壓羊力F發(fā)生沈變化D．若電棵流計(jì)疫有示因數(shù)，趟則壓柄力F不發(fā)籮生變梳化BC話筒朽是將貍聲信菜號(hào)轉(zhuǎn)屈換為燭電信師號(hào)的賣聲傳顯感器當(dāng)聲情波使采金屬寸膜片性振動(dòng)貓時(shí)，幟連接構(gòu)在膜佳片上厚的線壟圈(叫音繩圈)隨著零一起病振動(dòng)綱．9．聲滔傳感練器的檔應(yīng)用——?jiǎng)尤f式話吃筒與膊電容嘆式話默筒工作撓原理音圈京在永滑磁鐵嗎的磁幣場(chǎng)中堤振動(dòng)憲，其輔中就南產(chǎn)生量感應(yīng)恥電流鄭，感麥應(yīng)電裁流的危大小驗(yàn)和方穴向都白變化進(jìn)，振虛幅和爸頻率物的變集化由竹聲波梯決定避，這趕就將第聲信妄號(hào)轉(zhuǎn)佩換成恩電信逮號(hào)，誼這個(gè)賄電信濃號(hào)經(jīng)滔擴(kuò)音縣器放拿大后柔傳給偉揚(yáng)聲獲器，望從揚(yáng)晌聲器見中就寶發(fā)出焰放大意聲音逢．當(dāng)聲經(jīng)波使負(fù)膜片柄振動(dòng)爽時(shí)，頓電容找發(fā)生搭變化悲，電譜路中根形成慰變化伴的電恥流，扶于是國電阻R兩端還就輸洽出了倚與聲配音變炮化規(guī)萍律相交同的久電壓殺．9．聲誕傳感純器的瓣應(yīng)用——電容棚式話拍筒工作閱原理Q是絕奔緣支婆架，丸薄金執(zhí)屬膜M和固汁定電炸極N形成佩一個(gè)狠電容脂器，數(shù)被直被流電縣源通血電．10、光陸傳感紅器的多應(yīng)用--哄--課-煙霧引散射盜式火災(zāi)段報(bào)警叨器（1）光濕電三棄極管是煙霧然火警知報(bào)警罰器中竿的光傳間感器報(bào)警愉器帶都孔的些罩子涌?jī)?nèi)裝良有發(fā)負(fù)光二織極管LE忙D、光院電三厘極管零和不腿透明夢(mèng)的擋扮板.平時(shí),光電少三極牌管收倡不到LE看D發(fā)出怖的光,呈現(xiàn)棋高電禿阻狀比態(tài)．煙霧陜進(jìn)入鏡罩內(nèi)德后對(duì)非光有床散射些作用矛，使蝦部分看光線簽照射錘到光道電三萌極管說上，您其電枕阻變怖?。埮c傳羽感器擾連接避的電擴(kuò)路檢類測(cè)出員這種粒變化柿，就共會(huì)發(fā)晃出警傅報(bào)．（2）工瘋作原旱理如圖朗，是牽用發(fā)疲光二幟極管(L殼ED珍)模仿言路燈過的光淘控電株路，Rg為光牽敏電外阻，R1是變貴阻器項(xiàng)，斯糾密特科觸發(fā)都器是諒具有高特殊泄功能粒的非門．11．傳初感器減應(yīng)用榆電路脆設(shè)計(jì)——光控令開關(guān)閃電路天色蓬較亮蝦時(shí)，豬光敏赴電阻Rg的阻電值較嫩小，輸君入端A電平晝較低，輸賀出端Y電平喬較高，路未燈不上亮；贊當(dāng)天殲色較愈暗時(shí)霜，光級(jí)敏電持阻Rg的阻亮值較愉大，田輸入些端A電平所較高羊，輸米出端Y電平翼較低宮，路箱燈發(fā)攪光．若想率要天軌色更砍暗時(shí)蜻路燈弓才會(huì)判點(diǎn)亮錘，可爪以將奇可變搬電阻R1阻值森調(diào)大居一些暢．光控寸開關(guān)迫電路控制狹電磁掛繼電懶器的侄工作扛原理當(dāng)線磚圈A中通懲過較外大電咐流時(shí)徹，鐵氣芯中路產(chǎn)生遺較大仗磁場(chǎng)投，吸幟引銜破鐵B向下穗運(yùn)動(dòng)促，從隊(duì)而帶李動(dòng)動(dòng)困觸點(diǎn)D向下費(fèi)與E接觸熟，將林工作惱電路摧接通纖，當(dāng)捧線圈A中電距流較小時(shí)，而電磁礦鐵磁性測(cè)較小，銜鍋鐵B在彈原簧作乒用下境拉起桐，帶果動(dòng)觸住點(diǎn)D與E分離忠，自習(xí)動(dòng)切谷斷工榴作電俱路．控制曬電路著的工帝作原打理天較庫亮?xí)r閑，光賀敏電漿阻RG阻值拉較小供，斯維密特年觸發(fā)子器輸凱入端A電勢(shì)掠較低廟，則腥輸出慎端Y輸出機(jī)高電蠅平，夫工作在電路光不通??；天麻較暗偵時(shí)，像光敏柳電阻RG電阻堪增大邪，斯姻密特針觸發(fā)胳器輸朵入端A電勢(shì)徑升高惑，當(dāng)住升高觸到一影定值崖，輸專出端Y由高池電平俘突然較跳到沉低電目平，臉有電宿流通率過線填圈A，電沈磁繼杏電器娃工作陣，接裹通工拉作電晚路，查使路母燈自廊動(dòng)開途啟；奶天明辣后，RG阻值彈減小灘，斯轎密特壞觸發(fā)胖器輸樓入端A電勢(shì)駱逐漸醬降低禮，降好到一悼定值晉，輸哄出端Y突然辮由低廁電平剝跳到茅高電龜平，膀則線踏圈A不再滴有較鉗大電熱流，控則電膀磁繼縮慧電器藝自動(dòng)葛切斷夾工作開電路擾的電泊源，靜路燈畢熄滅歸．12苦.溫度烘報(bào)警爛器工作牢原理常溫熄下，襯調(diào)整R1的阻品值使柿斯密浙特觸恐發(fā)器汁的輸奧入端A處于壞低電浮平，抗則輸弄出端Y處于韻高電站平，搏無電康流通蠟過蜂盡鳴器查，蜂脈鳴器港不發(fā)鴨聲；安當(dāng)溫就度升鳳高時(shí)勇，熱洲敏電天阻RT阻值歸減小充，斯?jié)娒芴厥庞|發(fā)宏器輸咳入端A電勢(shì)便升高襯，當(dāng)援達(dá)到余某一莖值（嗎高電寸平）籍，其揉輸出躬端由額高電干平跳雅到低湊電平取，蜂誕鳴器諷通電疊，從變而發(fā)弦出報(bào)弦警聲答，Rl的阻皺值不蜜同，絲式則報(bào)選警溫別度不眾同．減小R1的阻傅值可使熱綠敏電訓(xùn)阻在黑感測(cè)隆到更西高的鬼溫度葛時(shí)才憂報(bào)警原因時(shí)：R1阻值菌越小描，要介使斯委密特勻觸發(fā)議器輸蟲入端漲達(dá)到祝高電桃平，塊則熱煮敏電系阻阻偏值要贈(zèng)求越牢小，寇即溫像度越購高邏輯障電路ABZ結(jié)果結(jié)果條件

“與”邏輯關(guān)系結(jié)果

“或”邏輯關(guān)系結(jié)果條件ABZA“非”邏輯關(guān)系結(jié)果Z條件真值洗表與門蜜或門島非門符號(hào)AY1AYB&AYB≥1例4：如育圖所小示，喇圖(甲)為熱奴敏電棉阻的R－t圖象手，圖姨為用見此熱戚敏電雀阻R和繼獲電器梁組成油的一驅(qū)個(gè)簡(jiǎn)逃單恒敵溫箱餓電路接，繼漏電器悅線圈物的電桐阻為15酬0Ω搬.當(dāng)線尋圈中他的電喂流大絕于或叨等于20懸mA時(shí)，牲繼電欣器的游銜鐵卡被吸喉合．手為繼祖電器斯線圈倦供電城的電膨池電快動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)刑阻可悟以不失計(jì)．移圖中船“電風(fēng)源”年是恒論溫箱策加熱肆器的追電源詞．(1詳)應(yīng)該嫌把恒稅溫箱鉛內(nèi)的柳加熱舍器接樹在A、B端還某是C、D端？(2狐)如果迅要使墨恒溫則箱內(nèi)止的溫飄度保音持10短0℃，可變電凝阻R′的阻暗值應(yīng)蛋調(diào)節(jié)距為多掌少？解析厚：由(甲)圖線醬知，激熱敏棚電阻R的阻京值隨落溫度溫升高到而減逃小，會(huì)因而逝電磁高繼電危器電懶路中削的電漿流增況大，室當(dāng)電成流增我大到20周mA時(shí)，轟銜鐵嗎被吸列下，湊觸點(diǎn)否與A分離叉而與C接觸殼，此勉時(shí)應(yīng)薯該斷剖開加章熱電災(zāi)路，工所以萄加熱務(wù)器應(yīng)憐接在A、B之間析．(1籍)應(yīng)將復(fù)加熱秧器接備在A、B端．5、如狠圖所僑示為葉一種齊測(cè)定晨風(fēng)作永用力牧的儀蔥器原奔理圖卵，圖配中P為金竿屬球訴，懸獨(dú)掛在