高中物理选修3-2人教版6.1传感器及其工作原理（29张）
文档属性
| 名称 | 高中物理选修3-2人教版6.1传感器及其工作原理（29张） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-06 08:11:00 | ||
图片预览
文档简介
(共29张PPT)
什么是传感器
？
干簧管
防盗报警器
原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用
什么是传感器
？
电
梯
选层控制
电
话
折叠式手机的开关
有线电话听筒拿离时的开关控制
微波炉
炉门的开关控制
冰
箱
门的开关控制
煤气表
流量控制
汽
车
安全气囊的开关控制
天窗/车窗
开关控制
安全带的扣妥/松拖警示
应用对象
功
能
干簧管的应用
干簧管——防盗门报警电路
视觉
嗅觉
听觉
味觉
触觉
光传感器
湿度传感器
气体传感器
声音传感器
味传感器
温度传感器
压力传感器
人获取外界信息
机械自动化设备获取外界信息
1.传感器的定义：
转换电路
物理信息
化学信息
生物信息
电信号
敏感元件
传感器
传感器是指这样一类元件：
它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
传感器
非电学量
传感器
电学量
2.传感器的作用
Text
声音等
磁场
温度
受力
电容等
电阻
电压
电流
测量、传输、处理和控制
3、传感器的组成
辅助电源
敏感元件
转换元件
基本转换电路
被测量
电量
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。
物理、化学、生物信息
离子感烟器
温度传感器
自动旋转门
明火探测器
光电传感器
湿度传感器
机油压力传感器
超声波传感器
风速传感器
全自动血压机
走廊声控灯的工作原理
光敏传感器
声敏传感器
灯
声音
光线
控
制
电
路
延
时
电
路
声音
光线
1、光敏电阻
制作传感器常用的敏感元件
特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
4、传感器常用的敏感元件
光敏电阻的工作原理
光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
硫化镉是一种半导体材料，
无光照射时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子也增多，导电性变好
2、热敏电阻
特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数
减小
金属热电阻
铂电阻
（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
定片
动片
θ
电介质
金属芯线
导电液体
待测压力F
固定电极
可动电极
x
极板
极板
电介质
3、电容式传感器
电容式位移传感器
电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。
示意图
被测物体
x
电容器极板
电介质板
制作传感器常用的敏感元件
在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。
4、霍尔元件
C
D
F
B
E
I
UH
霍尔元件工作原理图
霍尔效应
当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面
间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定
的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍
尔电压
可以证明，霍尔电压UH：
d——薄片的厚度
k——霍尔系数
霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压
这个电学量
载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差.当达到稳定状态时,洛仑兹力与电场力平衡
电流的微观表达式
1、传感器的概念
小
结
2、传感器的工作原理：
3、敏感元件：
（1）光敏电阻
（光电传感器）
（2）热敏电阻和热电阻
（
温度传感器）
（3）电容式传感器
（位移传感器）
（4）霍尔元件
（磁传感器）
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
电学量
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计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A
R1
R2
信号处理系统
BD
例2、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A、B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（
）
A
B
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
AC
待测压力F
固定电极
膜片电极
例3．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不发生变化
BC
例4、如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
下表面
再见
什么是传感器
？
干簧管
防盗报警器
原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用
什么是传感器
？
电
梯
选层控制
电
话
折叠式手机的开关
有线电话听筒拿离时的开关控制
微波炉
炉门的开关控制
冰
箱
门的开关控制
煤气表
流量控制
汽
车
安全气囊的开关控制
天窗/车窗
开关控制
安全带的扣妥/松拖警示
应用对象
功
能
干簧管的应用
干簧管——防盗门报警电路
视觉
嗅觉
听觉
味觉
触觉
光传感器
湿度传感器
气体传感器
声音传感器
味传感器
温度传感器
压力传感器
人获取外界信息
机械自动化设备获取外界信息
1.传感器的定义：
转换电路
物理信息
化学信息
生物信息
电信号
敏感元件
传感器
传感器是指这样一类元件：
它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
传感器
非电学量
传感器
电学量
2.传感器的作用
Text
声音等
磁场
温度
受力
电容等
电阻
电压
电流
测量、传输、处理和控制
3、传感器的组成
辅助电源
敏感元件
转换元件
基本转换电路
被测量
电量
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。
物理、化学、生物信息
离子感烟器
温度传感器
自动旋转门
明火探测器
光电传感器
湿度传感器
机油压力传感器
超声波传感器
风速传感器
全自动血压机
走廊声控灯的工作原理
光敏传感器
声敏传感器
灯
声音
光线
控
制
电
路
延
时
电
路
声音
光线
1、光敏电阻
制作传感器常用的敏感元件
特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
4、传感器常用的敏感元件
光敏电阻的工作原理
光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
硫化镉是一种半导体材料，
无光照射时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子也增多，导电性变好
2、热敏电阻
特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数
减小
金属热电阻
铂电阻
（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
定片
动片
θ
电介质
金属芯线
导电液体
待测压力F
固定电极
可动电极
x
极板
极板
电介质
3、电容式传感器
电容式位移传感器
电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。
示意图
被测物体
x
电容器极板
电介质板
制作传感器常用的敏感元件
在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。
4、霍尔元件
C
D
F
B
E
I
UH
霍尔元件工作原理图
霍尔效应
当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面
间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定
的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍
尔电压
可以证明，霍尔电压UH：
d——薄片的厚度
k——霍尔系数
霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压
这个电学量
载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差.当达到稳定状态时,洛仑兹力与电场力平衡
电流的微观表达式
1、传感器的概念
小
结
2、传感器的工作原理：
3、敏感元件：
（1）光敏电阻
（光电传感器）
（2）热敏电阻和热电阻
（
温度传感器）
（3）电容式传感器
（位移传感器）
（4）霍尔元件
（磁传感器）
非电学量
敏感元件
转换器件
转换电路
电学量
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计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A
R1
R2
信号处理系统
BD
例2、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A、B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（
）
A
B
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
AC
待测压力F
固定电极
膜片电极
例3．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不发生变化
BC
例4、如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
下表面
再见