6.1传感器及其工作原理.ppt

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1、6.1传感器及其工作原理传感器及其工作原理思考：思考：（1 1）什么是传感器？）什么是传感器？（2 2）传感器的原理是什么？）传感器的原理是什么？（3 3）传感器的优点是什么？）传感器的优点是什么？阅读教材第阅读教材第5252页页3分钟分钟一、一、 传感器传感器1 1、定义、定义: :指这样一类元件：它能够感受诸如力、指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、声、光、化学成分等非电学量，温度、声、光、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻、电容等电学量或转换为电电流、电阻、电容等电学量或转换为电路的通断。路的通断。（能将非电学量转化

2、成电学量的元件）（能将非电学量转化成电学量的元件）2 2、工作原理：、工作原理：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电学学量量传传感感器器3 3、优点、优点: :把非电学量转换为电学量以后把非电学量转换为电学量以后, ,可以可以很方便的进行测量、处理和控制。很方便的进行测量、处理和控制。阅读教材阅读教材5353页的内容，思考以下问题页的内容，思考以下问题(3(3分钟分钟) )（1 1）光敏电阻的电阻率与什么有关？）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2 2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？怎样解释？二、敏感元件二、敏感元件1 1、光敏电阻、

3、光敏电阻2 2原因：光敏电阻由半导体材料制成，无光原因：光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子照时，载流子_，导电性能，导电性能_；随着光照；随着光照的增强，载流子的增强，载流子_ _ _，导电性，导电性_3 3作用：把作用：把_这个光学量转换为这个光学量转换为_这个电学量这个电学量1 1特点：电阻值随光照增强而特点：电阻值随光照增强而_减小减小少少差差增多增多增强增强光照强度光照强度电阻电阻1 1、光敏电阻、光敏电阻例例1.1.如图所示，如图所示，R R1 1、R R2 2为定值电阻，为定值电阻，L L是小是小灯泡，灯泡，R R3 3为光敏电阻，当照射光强度增大为光敏电阻，当照射光强度增

4、大时，（时，（ ） 返回返回A A电压表的示数增大电压表的示数增大B BR2R2中电流减小中电流减小C C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大 D D电路的路端电压增大电路的路端电压增大例例1.1.如图所示，如图所示，R R1 1、R R2 2为定值电阻，为定值电阻，L L是小灯泡，是小灯泡，R R3 3为光为光敏电阻，当照射光强度增大时，（敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） 返回返回ABCA A电压表的示数增大电压表的示数增大 B BR2R2中电流减小中电流减小C C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大 D D电路的路端电压增大电路的路端电压增大例例2.2.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，如图

5、所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中其中R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻此光电计数器为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是的基本工作原理是 （ ）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计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统 例例2.2.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中如图

6、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，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻此光为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是电计数器的基本工作原理是 （ ）AR1R2信号处信号处理系统理系统 BDA 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计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次阅读教材阅读教材5454页有关内容，思考问

7、题页有关内容，思考问题（3 3分钟）分钟）（1 1）热敏电阻和金属热电阻的导电性能与）热敏电阻和金属热电阻的导电性能与温度的变化有什么关系？温度的变化有什么关系？（2 2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？点？ （3 3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？转化为什么量？ 2、热敏电阻和金属热电阻、热敏电阻和金属热电阻2、热敏电阻和金属热电阻、热敏电阻和金属热电阻热敏电阻热敏电阻金属热电阻金属热电阻特点特点制作制作材料材料优点优点作用作用 半导体半导体 金属金属灵敏度高灵敏度高化学稳定性高，化学稳定性高，测温范围大

8、测温范围大将温度这个热学量转换为电阻这个电学量将温度这个热学量转换为电阻这个电学量TT热敏电阻和金属热电阻的热敏电阻和金属热电阻的R-TR-T图象：图象：t例例3 3、有定值电阻、热敏电阻、光、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敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中电路中A A、B B两点后，用黑纸包住元两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）ABA.A.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件一定是热敏

9、电阻B.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一定是定值电阻C.C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这用黑纸包住与不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只元件一定是光敏电阻D.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件一定是定值电阻AC阅读教材阅读教材5555页的内容，思考问题：页的内容，思考问题：（1 1）霍尔元件的结构？）霍尔元件的结构？（2 2）霍尔元件的工作

10、原理？）霍尔元件的工作原理？（3 3）霍尔电压。）霍尔电压。（4 4）霍尔元件的作用？）霍尔元件的作用？3、霍尔元件、霍尔元件（5分钟）分钟）1 1）结构：结构：NMFBEIUH在一个很小的矩形半导体薄在一个很小的矩形半导体薄片上，制作片上，制作4 4个电极个电极E E、F F、M M、N N, ,就成为一个霍尔元件就成为一个霍尔元件E E、F F间通入恒定间通入恒定的电流的电流I I，同时外，同时外加与薄片垂直的加与薄片垂直的磁场磁场B B时时, ,薄片中薄片中的载流子就在的载流子就在_力作用下力作用下, ,向着与向着与_和和_都垂直的都垂直的方向运动，使方向运动，使M M、N N间出现间出

11、现_ 磁场磁场磁场磁场电流电流电压电压2 2）、原理：）、原理：3 3）霍尔电压：霍尔电压：U UH H_，d d为薄片厚度，为薄片厚度，k k为霍尔系数一个霍尔元件的为霍尔系数一个霍尔元件的d d、k k为定值，为定值，若保持若保持I I恒定，则恒定，则U UH H就与就与B B成成_4 4）作用：把作用：把_这个磁学量转这个磁学量转换为换为_ _ 这个电学量这个电学量正比正比磁感应强度磁感应强度电压电压阅读教材阅读教材P54P54的内容，思考问题（的内容，思考问题（2 2分钟）分钟）（1 1）平行板电容器的电容决定式？）平行板电容器的电容决定式？（2 2）电介质板的位移变化对电容有何影响？

12、）电介质板的位移变化对电容有何影响？（3 3）这样的电容传感器能够将什么量转化为什）这样的电容传感器能够将什么量转化为什么量？填写下表（教材么量？填写下表（教材5656页）。页）。 传感器名称传感器名称输入的输入的物理量物理量输出的输出的物理量物理量电容式位移传电容式位移传感器感器4、电容式位移传感器、电容式位移传感器位移位移电容电容待测压力待测压力F F固定电固定电极极膜片电膜片电极极例例4 4传感器是一种采集信号的重要器件，如图传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若

13、作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（那么（ ）BCA A当当F F向上压膜片电极时，向上压膜片电极时，电容将减小电容将减小B B当当F F向上压膜片电极时，向上压膜片电极时，电容将增大电容将增大C C若电流计有示数，则压若电流计有示数，则压力力F F发生变化发生变化D D若电流计有示数，则压若电流计有示数，则压力力F F不发生变化不发生变化 1 1、传感器：、传感器：2 2）原理：）原理：2 2、敏感元件：、敏感元件：（1 1）光敏电阻（光电传感器）光敏电阻（光电传感器）（2 2）热敏电阻、热电

14、阻（温度传感器）热敏电阻、热电阻（温度传感器）（3 3）霍尔元件（磁传感器）霍尔元件（磁传感器）（4 4）电容器（位移传感器）电容器（位移传感器）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 电学量电学量1 1）概念：）概念：转换为转换为小结：小结：例例5 5：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中中R R2 2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为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，值班室的显示器，a a、b b之间接报警器。当传感器之间接报警器。当传感器R R2 2所在处出现火情时，显示器的电流

15、所在处出现火情时，显示器的电流I I、报警器两端、报警器两端的电压的电压U U的变化情况是（的变化情况是（ ）A.I A.I 变大，变大，U U 变大变大 B.I B.I 变小，变小，U U 变小变小 C.I C.I 变小，变小，U U 变大变大 D.I D.I 变大，变大，U U 变小变小 R1R2R3AabEr例例5 5：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R R2 2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为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，值班室的显示器，a a、b b之间接报警器。当传感器之间接报警器。当传感器R R2 2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 I、报警器两端、报警器两端的电压的电压U U的变化情况是（的变化情况是（ ）A.I A.I 变大，变大，U U 变大变大 B.I B.I 变小，变小，U U 变小变小 C.I C.I 变小，变小，U U 变大变大 D.I D.I 变大，变大，U U 变小变小 R1R2R3AabErB