1、第六章第六章 第一节第一节传感器及其工作原理传感器及其工作原理课件制作：揭晓青课件制作：揭晓青1、传感器、传感器演示实验：演示实验：小盒子小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡就熄灭。会发光，把磁铁移走，灯泡就熄灭。请同学们推测，盒子里有什么样的装置，才能请同学们推测，盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象呢？出现这样的现象呢？“干簧管干簧管”干簧管是一种能够干簧管是一种能够感知磁场的传感器。感知磁场的传感器。阅读教材阅读教材2 2、3 3段，并回答以下问题：段，并
2、回答以下问题：（1 1）什么是传感器）什么是传感器（2 2）传感器的作用是什么？）传感器的作用是什么？干簧管干簧管(磁簧管、舌簧管磁簧管、舌簧管)是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。因此可以作为传感器簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。因此可以作为传感器用，用于计数、限位等。有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上用，用于计数、限位等。有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。装
3、在门上，可作为开门时的报磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。装在门上，可作为开门时的报警、问候等。在警、问候等。在“断线报警器断线报警器”的制作中，也会用到干簧管。的制作中，也会用到干簧管。（1 1）传感器：传感器：能够感知诸如力、温度、光、能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。电路的通断。（2）传感器的作用：传感器的作用：是把非电学量转化为电是把非电学量转化为电学量或转换为电路的通断，从而实现很方便地学量或转换为电路的通断，从而实现很方便
4、地测量、传输、处理和控制。测量、传输、处理和控制。传感器传感器；太阳能热水器中的温度和水量传感器；太阳能热水器中的温度和水量传感器；鼠标；火灾报警器；声控灯；干手器等鼠标；火灾报警器；声控灯；干手器等;电风扇中的防倒伏开关；电风扇中的防倒伏开关；转换器件转换器件敏感元件敏感元件转换电路转换电路电学量电学量非电物理量非电物理量角度角度位移位移速度速度压力压力温度温度湿度湿度声强声强光照光照传感器传感器电压电压电流电流电阻电阻电容电容转换电路转换电路物理信息物理信息化学信息化学信息生物信息生物信息电电信信号号敏感元件敏感元件传感器传感器传感器的工作原理2光敏电阻光敏电阻 实验演示实验演示：光敏电阻
5、在被光照射时电阻发生明显变化。光光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。光照越强，电阻越小；反之越弱。照越强，电阻越小；反之越弱。实验结论：实验结论：光敏电阻能够将光敏电阻能够将光学量光学量转化为电阻这个转化为电阻这个电学量电学量 半导体材料半导体材料载流子：载流子：空穴、自由电子空穴、自由电子导电原理：导电原理：当半导体材料受到光照或者温度升高时，当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的自由电子或空穴产生，于是导电会有更多的自由电子或空穴产生，于是导电性增强。性增强。例：如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中例：如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R R1 1为光敏电阻，为光敏
6、电阻，R R2 2为定值电阻此光电计数器的基本为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（工作原理是（）A A当有光照射当有光照射 R R1 1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压B B当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压C C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次信号处理系统每获得一次高电压就记数一次AC 3热敏电阻和金属热电阻热敏电阻和金属热电阻 阅读教材，问答问题：阅读教材，问答问题：（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变）金属导体与半
7、导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？化关系是否相同？（2 2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3 3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？么量？金属导体的导电性能随温度升高而降低金属导体的导电性能随温度升高而降低(温度升高电温度升高电阻增大）；半导体材料的导电性能随温度升高而增强阻增大）；半导体材料的导电性能随温度升高而增强（温度升高电阻减小）。（温度升高电阻减小）。热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测
8、量范围较大，小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。但灵敏度较差。热敏电阻或金属热电阻能够将热敏电阻或金属热电阻能够将热学量热学量转化为转化为电学量电学量 热敏电阻热敏电阻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温度的升高而_，具有负温度系数（还有具有负温度系数（还有一种是正温度系数。如一种是正温度系数。如果没有说明，就当是负果没有说明，就当是负温度系数热敏电阻）温度系数热敏电阻）热敏电阻热敏电阻R-TR-T关系示意图关系示意图材料：半导体材料：半导体RTo减小特性：特性：例：有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，例：有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将
9、这三只元件分别接到欧姆表两端，再用黑纸包将这三只元件分别接到欧姆表两端，再用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（数，下列说法中正确的是（）A A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻数不变化，这只元件一定是定值电阻C C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表
10、示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻ACP P54:“54:“说一说说一说”电容式传感器能够把电容式传感器能够把位移位移这个力学量转化为这个力学量转化为电容这个电容这个电学量电学量。电容式位移传感器示意图被测物体x x电容器极板电介质板（1 1）材料：半导体，）材料：半导体，如：砷化铟如：砷化铟（2 2）工作原理图）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图dkUHIB（3 3）霍尔电压）霍尔电
11、压: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。4霍尔元件霍尔元件4霍尔元件霍尔元件在霍尔效应中产生的电在霍尔效应中产生的电压叫压叫霍尔电压霍尔电压已知半导体薄片的宽度为已知半导体薄片的宽度为d，垂直于侧面的磁，垂直于侧面的磁场强度大小为场强度大小为B，方向如图，现通入恒定电流，方向如图，现通入恒定电流大小为大小为I，方向向右，导体单位体积内的载流，方向向右，导体单位体积内的载流子数为子数为n，求上下表面的电势差，并判断那一，求上下表面的电势差，并判断那一面电势高？面电势高？nqdIBUHHIBUkd1knq令：令：则：则：1、传感器的概念：、传
12、感器的概念：小结：小结：2、传感器的工作原理：、传感器的工作原理：3、敏感元件：、敏感元件：（1）光敏电阻光敏电阻 （光电传感器光电传感器）（2）热敏电阻和热电阻热敏电阻和热电阻（温度传感器温度传感器）（3）电容式传感器电容式传感器（位移传感器位移传感器）（4）霍尔元件霍尔元件（磁传感器磁传感器）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。填空：力敏传感器力敏传感器接受接受 信息，并转化为电信号信息，并转化为电信号 接受接受 信息，并转化为电信号信息，并转化为电信号位移传感器位移传感器光敏传感器光敏传感器
13、接受接受 信息，并转化为信息，并转化为电信号电信号。接受接受 信息，并转化为信息，并转化为电信号电信号。声敏传感器声敏传感器力力位置位置光光声声练一练：练一练：1、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是ABA.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住与不
14、用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻答案 AC2：如图是一火警报警的一部分电路示意图。：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。之间接报警器。当传感器当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压报警器两端的电压U的变化情况是（的变化情况是（）A.I 变大，变大，U 变大变大 B.I 变小，变小，U 变小变小
15、C.I 变小，变小，U 变大变大 D.I 变大，变大，U 变小变小 R1R2R3AabErB解析：当解析：当R R2 2处出现火情时，该处温度升高。处出现火情时，该处温度升高。R R2 2 为热敏电为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，该电阻两端电压减小，故路端电压减小，该电阻两端电压减小，故R R3 3两端电压减小，两端电压减小，所以电流表示数减小。即所以电流表示数减小。即U U减小，减小，I I减小。减小。友情提示：掌握各种元件的特性和闭合友情提示：掌握各种元件的特性和闭合电路的动态分析是解题的关键电路的动态分析是解题的关键R1R2R3AabEr
