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1、6.1 传感器及其工作原理,第六章 传感器,泰安一中 高二物理组,自动门,引入新课,自动干手机,酒精含量测试仪,雷达测速仪,电子秤,红外耳温计,一、什么是传感器?,传感器是指这样一些元件：它能够感受诸如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光，化学成分等非电学量，并能把它们按照一定规律转换为电压、电流等电学量 的一种组件，起自动控制作用 。,非电学量 电学量,传感器,角度位移速度加速度压力温度湿度声强光照强度,电压电流电阻电容,二、传感器的种类,物理传感器、化学传感器、生物传感器,物理传感器： 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测对象信息的传感器。如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压
2、电传感器等。其接受的是压力、声波、光等的物理信息。,（按感受信息的学科特点不同）,化学传感器：是利用化学反应的原理，识别和检测信息，把 化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。 如气敏传感器、湿敏传感器等，在环境保护火灾报警、医疗卫生和家用电器方面有广泛应用。,生物传感器：是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传感器。如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。其感受器中含有生命物质，代替嗅觉、味觉功能的传感器。,三、传感器的工作原理,四、常见传感器及工作原理,1、光敏电阻（光电传感器）,（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉（CdS）是
3、一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量（电阻）。,特性：,例1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（ ）A当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次,AC,例2.如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A电压表的示数增大 BR2中电流减小 C小灯泡的功率增大 D电路的路
4、端电压增大,返回,ABC,2、热敏电阻,金属热电阻：,规律：电阻随温度的升高而增大。,热敏电阻：,规律：电阻随温度的升高而减小。,温度,电阻,生活中哪些地方用到热敏电阻?,例3：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2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，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）A.I 变大，U 变大 B.I 变小，U 变小 C.I 变小，U 变大 D.I 变大，U 变小,B,（1）材料：半导体 如：砷化铟,（3）霍尔电压:,K为比例系数，称为霍尔系数，其大小与元件的材料有关。,一个霍尔元件的d
5、、k为定值，再保持I恒定，则UH 的变化就与B成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件。,霍尔元件把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（电压）。,3、霍尔元件（磁传感器）,（2）工作原理：,4、电容式传感器,（1）测定角度：,（2）测定液面高度h：,（3）测定压力F：,（4）测定位移x：,力学量,电容,例4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F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，那么（ ）A当F向上压膜片电极时，电容将减小B当F向上压膜片电极时，电容将增大C若电流计有示数，则压力F发生变化D若电流计有示数，则压力F
6、不发生变化,BC,5、加速度计,1、两个电池的电动势一样大2、滑片在中间位置电压表的读数为零3、P 点电势高与 Q点时，指针向右偏转,例题5：（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )A 物体M运动时，电源内的电流会发生变化B 物体M运动时，电压表的示数会发生变化C 物体M不动时，电路中没有电流D 物体M不动时，电压表没有示数,B,6、声传感器的应用话筒,传感器应用实例,（1）话筒的作用是什么？（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。（3）说
7、明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？,例题6.（2003上海试题）唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是( )A 该传感器是根据电流的磁效应工作的B 该传感器是根据电磁感应原理工作的C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势,B,常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触或断开。,温度传感器的应
8、用,7、双金属片温度传感器：,电熨斗的构造,思考与讨论：常温下两触点是接触还是分离？如何用调温旋钮来升高或降低电烫斗的工作温度？,（1）电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？（2）感温铁氧体的组成物质是什么？（3）感温铁氧体有何特点？（4）什么是“居里点”？,8、温度传感器的应用电饭锅,防盗报警器,报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感知磁场而接通或断开电路。,9、干簧管,1、传感器：,2）原理：,2、敏感元件：（1）光敏电阻 （光电传感器）（2）热敏电阻 （温度传感器）（3）霍尔元件 （磁传感器）（4）电容器 （位移传感器）,非电学量,敏感元件,转换电路,电学量,非电学量 电学量,1）概念：,转换为,6.1 传感器及其工作原理 小结,设计题 ： 用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线。（如有需要可以自行添加所需器材）,
