(共24张PPT)
传感器及其工作原理
三维教学目标
1．知识与技能
了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；
2．过程与方法
通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
3．情感、态度与价值观
体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
教学过程：
引入新课
生活中你所熟悉的传感器？
“勇气号”火星探测器
自动门
1、什么是传感器：
力、温度、光、声、化学成分等非电学量
转化成
电压、电流等电学量，或转化为电路的通断
2、传感器的作用：
非电学量-----敏感元件-----转换器件---转换电路----电学量
一、光敏电阻
光信息
电信息
光照越强，电阻越小
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
A C
二、半导体热敏电阻
热信息
电信息
NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；
PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大。
例2：AB中可能接了定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件中的一个。
1、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________
2、用黑纸包住元件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________
3、先置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化；再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_______
热敏电阻
光敏电阻
定值电阻
金属热电阻R随温度T的变化与半导体热敏电阻一样吗？
温度越大，金属热电阻阻值越大
温度越大，大部分半导体热敏电阻阻值越小
定片
动片
θ
三、电容式传感器
（1）测定角度θ
力信息
电信息
改变S
电介质
金属芯
导电液体
（2）测定液面高度h
改变S
待测压力F
固定电极
可动电极
（3）测定压力F
改变d
x
极板
极板
电介质
（4）测定位移x
改变ε
四、洗衣机水位控制装置
全自动洗衣机的水位控制装置使用了压力传感器．当水位达到设定的高度时自动关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源．
五、自动门
1．控制自动门开关的是一种红外线传感器．
2．自动门工作流程
六、指纹识别器
指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的．手指皮肤与电容传感器表面构成了电容阵列，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容差异．
七、传感器与机器人
1．机器人传感器的分类
机器人传感器分为外部传感器和内部传感器．
2．传感器用途
(1)外部传感器用于感知外部工作环境和外界事物对机器人的刺激，使机器人拥有类似人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉，从而使机器人具有拟人化的特点．
(2)内部传感器(如角度传感器、关节传感器等)，用于检测机器人的状态．
注意：在自动控制系统中传感器主要用来检测精确数据，检测是自动控制的首要环节．
小结：
1、传感器的概念：
传感器是指这样一类元件：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
2、传感器的工作原理：
非电学量-----敏感元件-----转换器件---转换电路----电学量
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）
【课后设计】火警报警器
设计要求：温度过高，发生警报
学生分组讨论：
①需要什么器材？
②提出设计方案；
③讨论并提出改进意见；
④还可以用于生活中的哪些方面？
三、霍耳元件
工作原理：霍耳效应
磁信息
电信息
【例3】霍尔效应：有电流 I 流过长方体金属块，金属块高度为d，宽为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
