5.2常见传感器的工作原理及应用课件 (共30张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

(共30张PPT)
高中物理选择性必修二第五章
常见传感器及其应用
神奇小魔术——“心灵感应”
盒子里有什么装置？
干簧管
神奇小魔术——“心灵感应”
电路
磁场有无
电路通断
干簧管在电路中起到什么作用？
是谁操纵开关的通断呢？
干簧管
传感器
一、传感器的定义
传感器是指这样一类装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、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、电流等电学量，或转换为电路的通断。从而实现方便地测量、传输、处理和控制。
味传感器
声音传感器
温度传感器
压力传感器
湿度传感器
气体传感器
听觉
嗅觉
触觉、温觉
味觉
光传感器
视觉
人的感觉器官
机器人上的传感器
在恶劣环境中，检测五官不能感知的微弱的磁、电、离子和射线等信息。
二、传感器的种类
1.物理传感器
2.化学传感器
3.生物传感器
：力传感器、磁传感器、声传感器等
：离子传感器、气体传感器等
：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等
体温计——温度传感器
电子秤——压力传感器
报警器——气体传感器
血糖仪——葡萄糖生物传感器
二、传感器的种类
手机传感器APP：phyphox
三、传感器的组成与应用模式
力
温度
光
声
化学成分
非电学量
电学量
电压
电流
电路的通断
传感器
电阻
电容
分为哪几个部分
？
1.传感器的组成
三、传感器的组成与应用模式
力
温度
光
声
化学成分
非电学量
电学量
电压
电流
电路的通断
电阻
电容
敏感
元件
转换
元件
感受或响应
非电学量
将输出信号
转换成电信号
感受或响应
非电学量
将输出信号
转换成电信号
1.传感器的组成
检测功能
转换功能
三、传感器的组成与应用模式
非电学量
电学量
敏感
元件
转换
元件
2.传感器的应用模式
如何应用、处理电信号
？
三、传感器的组成与应用模式
非电学量
电学量
敏感
元件
转换
元件
信号调整
与转换电路
执行机构
计算机系统
显示器（指针式电表或数字屏）
2.传感器的应用模式
四、敏感元件
1.光敏电阻
设计实验
光照情况 受光表面暴露 受光表面光照
电流大小
电阻阻值
大
小
小
大
R
光照
O
四、敏感元件
1.光敏电阻
设计实验
特性：对光敏感。无光照时，载流子极少，导电性能差；
随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
材料：硫化镉（半导体材料）
光照强弱
电阻
光敏电阻
光电传感器
R
光照
O
四、敏感元件
1.光敏电阻
应用：光电计数
传送带上有无物品 光敏电阻有无光信号 光敏电阻阻值 输出电压大小
无
有
有
无
较小
较大
较低
较高
这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。
四、敏感元件
2.金属热电阻和热敏电阻
材料：金属
（1）金属热电阻
四、敏感元件
2.金属热电阻和热敏电阻
材料：金属
（1）金属热电阻
R
T
o
=
（2）热敏电阻
材料：半导体材料
R
T
o
特性：阻值随温度的升高而增大
特性：阻值随温度的升高而减小
四、敏感元件
2.金属热电阻和热敏电阻
温度
电阻
金属热电阻和热敏电阻
温度传感器
与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
四、敏感元件
2.金属热电阻和热敏电阻
应用：液位报警器（热敏电阻）
液面高低 液体温度 热敏电阻阻值 电路灯泡亮暗
液面高
液面低
较大
较小
不亮
亮
不变
上升
通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
四、敏感元件
3.电阻应变片
材料：金属
电阻受力 电阻应变片变化 电阻值
长度 横截面积
拉力
压力
变小
变大
变大
变小
变长
变短
四、敏感元件
3.电阻应变片
材料：金属
=
力（形变）
电阻
电阻应变片
力传感器
特性：金属的电阻应变效应
四、敏感元件
3.电阻应变片
应用：应变式力传感器
两个应变片发生形变
电阻R变化
输出电压差U
U1
U2
力F
四、敏感元件
4.电容器
结构：彼此绝缘且靠得
很近的两块极板
=
（1）测定角度θ
（2）测定液面高度h
（3）测定压力F
（4）测定位移x
电容
电容器
电容式传感器
位移
高度
压力
角度
改变S
改变S
改变S
改变d
课后延伸
传感器感受非电学量，转换为电学量，方便测量、传输、处理和控制；
机器人代替人类，完成繁重、危险的工作，检测五官感知不到的信息。
课后延伸
想想“我的一天”会遇见哪些传感器呢？
家里：空调遥控器、全自动洗衣机、电饭煲、电子秤、冰箱等等；
外出：额温枪、感应水龙头、自动干手机、自动感应门、酒精浓度测试仪等等。
请同学们课后通过查询资料或者向身边的内行人请教，了解我们生活中都在哪些方面使用了哪些传感器以及它们的工作原理，写成文字稿。
作业：
课堂练习
敏感元件 传感器 特性
输入非电学量 输出电学量
光敏电阻
金属热电阻
热敏电阻
电阻应变片
电容器
光
电阻
温度
温度
1
电阻
电阻
按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格
R
T
o
R
T
o
R
光照
o
力（形变）
电阻（电压差）
课堂练习
敏感元件 传感器 特性
输入非电学量 输出电学量
光敏电阻
金属热电阻
热敏电阻
电阻应变片
电容器
光
电阻
温度
温度
力学量
1
电阻
电阻
电容
按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格
=
R
T
o
R
T
o
R
光照
o
力（形变）
电阻（电压差）
课堂练习
敏感元件 传感器 特性
输入非电学量 输出电学量
光敏电阻
金属热电阻
热敏电阻
电阻应变片
电容器
光
电阻
温度
温度
力学量
1
电阻
电阻
电容
按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格
=
=
R
T
o
R
光照
o
力（形变）
电阻（电压差）
R
T
o
课堂练习
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计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
2
AC
课堂练习
如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用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
报
警
器
热
敏
电
阻
3
课堂练习
传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（ ）
A.温度传感器
B.压力传感器
C.磁传感器
D.光传感器
4
B
课堂小结
非电学量
电学量
敏感元件
转换元件
传感器
敏感元件 光敏电阻 金属热电阻 热敏电阻 电阻应变片 电容器
特性
=
=
R
T
o
R
光照
o
R
T
o