第一节-传感器及其工作原理课件.ppt

1、教学目标教学目标:(1)(1)通过实验及生活中的实例获得对传感器通过实验及生活中的实例获得对传感器的感性认识。的感性认识。(2)(2)知道干簧管、光敏电阻、热敏电阻、金知道干簧管、光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻的特性和工作原理。属热电阻的特性和工作原理。(3)(3)知道什么是传感器，它的作用、类别、知道什么是传感器，它的作用、类别、目的。目的。引入：引入：20102010年年1 1月月1717日零时日零时1212分，我国在西昌卫星分，我国在西昌卫星发射中心用发射中心用“长征三号丙长征三号丙”运载火箭，将第运载火箭，将第三颗三颗“北斗北斗”导航卫星成功送入预定轨道。导航卫星成功送入预定轨道。当卫

2、星在宇宙中绕地球飞行过程中，人们可当卫星在宇宙中绕地球飞行过程中，人们可以在以在遥远遥远的地面对它的的地面对它的运行姿态进行控制和运行姿态进行控制和调整调整。可见人们不必直接接触它。可见人们不必直接接触它就可以控制它，要想知道这其中就可以控制它，要想知道这其中的自动控制的原理就要学习一些的自动控制的原理就要学习一些有关有关传感器传感器的知识。的知识。列举身边的传感器，并演示。列举身边的传感器，并演示。实验一、实验一、光控路灯光控路灯实验二、实验二、声控路灯声控路灯学生观察，描述现象：学生观察，描述现象：在这两个实验中，在这两个实验中，光照条件和声音光照条件和声音都可都可以以充当充当电路的电路的

3、开关开关。猜想：猜想：上述控制系统的转换方式？上述控制系统的转换方式？讨论、质疑、总结讨论、质疑、总结结论：结论：1 1、光控开关，将光照强弱转变为电阻的光控开关，将光照强弱转变为电阻的变化，从而控制电路。变化，从而控制电路。2 2、声控开关是利用声音的变化在传感器声控开关是利用声音的变化在传感器上产生的压力变化，将力的变化转变为上产生的压力变化，将力的变化转变为电流的变化，从而控制电路。电流的变化，从而控制电路。实验三、实验三、演示干簧管实验演示干簧管实验观察现象，并解释。观察现象，并解释。解释：解释：干簧管通过感受磁场的变化，达到干簧管通过感受磁场的变化，达到通断电路的作用，工作原理是簧片

4、被磁场通断电路的作用，工作原理是簧片被磁场磁化而相吸，使电路接通。磁化而相吸，使电路接通。请你列举出生活中与此相类似的自动控制请你列举出生活中与此相类似的自动控制的实例吗？的实例吗？(1)(1)当冰箱内的温度高于设定值时，制冷当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系系统自动启动，而当温度低于设定值时，制统自动启动，而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止。冰箱的控制，是通冷系统又会自动停止。冰箱的控制，是通过过温度传感器温度传感器实现的。实现的。(2)(2)楼道的电灯，晚上有人经过楼道时，楼道的电灯，晚上有人经过楼道时，开开关自动接通，灯就亮；而白天不管是否有关自动接通，灯就亮；而白天不管是否有人

5、经过，开关都是断开的，灯总是不亮，人经过，开关都是断开的，灯总是不亮，这种开关用的就是这种开关用的就是声光传感器声光传感器。(3)(3)为了防止火灾的发生，在宾馆房间的为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报，这个小盒子就是报，这个小盒子就是烟雾传感器烟雾传感器。(4)(4)宾馆洗手间的墙壁上干手机的宾馆洗手间的墙壁上干手机的湿度传湿度传感器感器、电视机里换频道的、电视机里换频道的红外传感器红外传感器、电、电饭锅的饭锅的温控开关温控开关、养鸡场里的、养鸡场里

6、的孵化器孵化器、交、交警用来测驾驶员是否酒后开车的警用来测驾驶员是否酒后开车的酒精气体酒精气体测试仪测试仪。（5 5）磁悬浮列车里的磁悬浮列车里的加速度测试器加速度测试器、电、电容式话筒里的容式话筒里的电容式传感器电容式传感器、自动洗衣、自动洗衣机里的压机里的压力传感器力传感器等。等。请你总结传感器概念，及其优点。请你总结传感器概念，及其优点。一一 、传感器简介、传感器简介 1 1、定义：定义：能够感受诸如力、能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等温度、光、声、化学成分等非电学量并能将它们按照一非电学量并能将它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为

7、电路的通断的元件。转换为电路的通断的元件。光敏电阻光敏电阻光敏电阻实物图光敏电阻实物图1 1、光敏电阻、光敏电阻二、制作传感器的常用元器件二、制作传感器的常用元器件演示：用欧姆表测光敏电阻的电阻演示：用欧姆表测光敏电阻的电阻（1 1）室内自然光照射下）室内自然光照射下（2 2）用手掌遮光时）用手掌遮光时（1 1）特性：）特性：光敏电阻对光敏感光敏电阻对光敏感：当改变光照强度时，：当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随着光照强电阻的大小也随着改变。一般随着光照强度的增大电阻值减小。度的增大电阻值减小。（2 2）材料：）材料：制作光敏电阻的材料一般为制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化

8、镉半导体。如：硫化镉（3 3）半导体的导电原理：半导体靠其中）半导体的导电原理：半导体靠其中的的_（自由电子和空穴）来导电（自由电子和空穴）来导电载载流流子子E光敏电阻能够把光照强弱这个光敏电阻能够把光照强弱这个_转换为转换为电阻电阻这个电学量这个电学量光学量光学量（3 3）半导体的导电原理：半导体靠其中）半导体的导电原理：半导体靠其中的的_（自由电子和空穴）来导电（自由电子和空穴）来导电载流子载流子思考、演示：思考、演示：金属导体的导电性能与金属导体的导电性能与光光照有关吗？与照有关吗？与温温度度有关吗？关系如何？有关吗？关系如何？12 2、金属热电阻、金属热电阻（1 1）材料：）材料：金属

9、热电阻是用金属做成的金属热电阻是用金属做成的R RT TO O金属热电阻金属热电阻R-TR-T关系示意图关系示意图（2 2）特性：）特性：金属热电阻的阻值会随着温金属热电阻的阻值会随着温度的升高而增大，具有正温度系数度的升高而增大，具有正温度系数热敏电阻热敏电阻R-TR-T关系关系R RT TO O3 3、热敏电阻、热敏电阻（1 1）材料：）材料：半导体半导体 演示演示（2 2）特性：）特性：热敏电阻的阻值会随着热敏电阻的阻值会随着温度的升高而减小，具温度的升高而减小，具有负温度系数。有负温度系数。热敏电阻和金属热电阻能够把热敏电阻和金属热电阻能够把温度温度这个热这个热学量学量转换转换成为成为

10、电阻电阻这个电学量这个电学量4 4、讨论：电容器式传感器的作用和原理、讨论：电容器式传感器的作用和原理电容式电容式传感器传感器输入输入(感受感受)的物理量的物理量输出的输出的物理量物理量可能的工可能的工作原理作原理4 4、讨论：电容器式传感器的作用和原理、讨论：电容器式传感器的作用和原理电容式电容式传感器传感器输入输入(感受感受)的物理的物理量量输出输出的的物理物理量量可能的工作原理可能的工作原理电电介介质质的的位位移移电电容容的的变变化化电介质相对极板电介质相对极板的的位移位移，使电容器，使电容器对对应应的介电常数的介电常数发生发生变化变化，从而引起，从而引起电电容容的变化的变化4 4、讨论

11、：电容器式传感器的作用和原理、讨论：电容器式传感器的作用和原理电容式电容式传感器传感器输入输入(感受感受)的物理的物理量量输出输出的的物理物理量量可能的工作原理可能的工作原理作用作用在在可可动动电电极极上上的的压力压力电电容容的的变变化化压力可使膜片压力可使膜片产产生生形变，使形变，使极板极板间间的距离的距离d d发生发生变变化化，从而引起，从而引起电电容容的的变化。变化。电容式位移传感器电容式位移传感器电容式位移传感器能够把物体电容式位移传感器能够把物体_这这个力学量转换为个力学量转换为_这个电学量这个电学量位移位移电容电容电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图被测被测物体物体x电容器

12、极板电容器极板电介质板电介质板5 5、霍尔元件、霍尔元件（1 1）材料：）材料：半导体半导体 如：砷化铟如：砷化铟（2 2）工作原理图）工作原理图（3 3）霍尔电压）霍尔电压:NMFBEIUH霍尔元件霍尔元件工作原理图工作原理图dkUHIB d d薄片厚度薄片厚度K K霍尔系数其大小与元件的材料有关。霍尔系数其大小与元件的材料有关。霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个磁学量这个磁学量转换为转换为_这个电学量这个电学量磁感应强度磁感应强度电压电压小结：小结：1 1、传感器的概念：、传感器的概念：2 2、传感器的工作原理：、传感器的工作原理：3 3、敏感元件：、敏感元件：（1 1）光敏电阻（光电传感

13、器）光敏电阻（光电传感器）（2 2）热敏电阻和热电阻（温度传感器）热敏电阻和热电阻（温度传感器）（3 3）电容式传感器（位移传感器）电容式传感器（位移传感器）（4 4）霍尔元件（磁传感器）霍尔元件（磁传感器）非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路电学量电学量非电学量非电学量 电学量，或转换为电路的通断。电学量，或转换为电路的通断。课后练习：课后练习：1 1、如图所示，是一个测定液面高度的传感如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这

14、两极接入外电路中，电容器的两极，把这两极接入外电路中，当外电路的电流显示电容值增大时，则导当外电路的电流显示电容值增大时，则导电液体的深度电液体的深度h h变化为变化为()A A、h h增大增大 B B、h h减小减小C C、h h不变不变 D D、无法确定、无法确定2 2、如图所示，、如图所示，R R1 1为定值电阻，为定值电阻，R R2 2为热敏为热敏电阻，电阻，L L为小灯泡，当温度降低时为小灯泡，当温度降低时()A A、R R1 1两端的电压增大两端的电压增大B B、电流表的示数增大、电流表的示数增大C C、小灯泡的亮度变强、小灯泡的亮度变强D D、小灯泡的亮度变弱、小灯泡的亮度变弱3

15、 3、如图所示，为一种测定角度的传感如图所示，为一种测定角度的传感器，当彼此绝缘的金属板构成的动片与器，当彼此绝缘的金属板构成的动片与定片之间的角度定片之间的角度发生变化时，试分析发生变化时，试分析传感器是如何将它的这种变化转化为电传感器是如何将它的这种变化转化为电学量的。学量的。思考：思考：1 1、牛顿第二定律的内容是什么？、牛顿第二定律的内容是什么？2 2、动能定理的表达式是什么？、动能定理的表达式是什么？3 3、平抛运动的相关知识点。、平抛运动的相关知识点。思考：思考：1 1、牛顿第二定律的内容是什么？、牛顿第二定律的内容是什么？2 2、动能定理的表达式是什么？、动能定理的表达式是什么？3 3、平抛运动的相关知识点。、平抛运动的相关知识点。思考：思考：1 1、牛顿第二定律的内容是什么？、牛顿第二定律的内容是什么？2 2、动能定理的表达式是什么？、动能定理的表达式是什么？3 3、平抛运动的相关知识点。、平抛运动的相关知识点。