(共32张PPT)
认识传感器及常见传感器的工作原理及应用
选择性必修二第五章第1节和第2节：
2020年11月24日4时30分，探月工程嫦娥五号探测器发射成功，开启我国首次地外天体采样返回之旅。
播放生活中自动控制(光控门
洗手、防盗)
机器人足球赛
机器人分装邮政包裹
“机器人”能像人那样感受和处理外界信息。
人体对外界信息的感觉可分为哪几种？分别由什么器官承担？
外界信息——人体感觉
感觉器官
——视觉
眼睛
——听觉
耳朵
——味觉
舌头
——嗅觉
鼻子
——触觉
皮肤
“机器人”能像人那样感受外界信息的“器官”是什么呢？
光
声
味
气味
力、温度
演示实验1
磁传感器
磁
电路的通断
一、认识传感器
演示实验2
声
声传感器
电信号
演示实验3
光
光传感器
电信号
磁
感受
转换
声
非电学量
电学量
电路的通断
电信号
光
电信号
传感器
磁传感器
声传感器
光传感器
联系生活，有哪些电子设备中有传感器？由什么量转换为电学量？
电饭锅、电冰箱
温度
电子秤
力
话筒
声
自动干手机
湿度
自动验血仪
化学成分
如何给传感器一个定义？
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________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电容等_______;
非电学量
电学量
或转换为电路的通断。
传感器定义：
传感器功能：
转换
感受
？
？
根据与学科关系分类：物理传感器、化学传感器、生物传感器
传感器分类：
根据工作原理分类：电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式。
光敏电阻实物图
1、光敏电阻
二、常见传感器的工作原理及应用
光照情况
电阻值的情况
较暗光环境
电阻较小
电阻较大
强光环境
随着光照强度的增大电阻值减小。
一般为半导体。如：硫化镉
半导体靠其中的载流子（自由电子和空穴）来导电。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。
功能：光敏电阻能够把
这个光学量
转换为
这个电学量
1）特性：
2）材料：
3）半导体的导电原理：
4)应用举例：光电计数器
光照强弱
电
阻
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
2、金属热电阻
2）特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而______。
1）材料：金属热电阻是用金属做成的
R
T
O
金属热电阻R-T关系示意图
增大
3、热敏电阻
热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____。
热敏电阻R-T关系示意图
1）材料：半导体
R
T
o
减小
2）特性：
热
敏电阻的阻值会随着温度的升高而____
减小
（１）不同点：
都能够把
温度这个热学量
转换成为电阻这个电学量
金属热电阻化学稳定性好、测温范围大、但是灵敏度差。
4）金属热电阻和热敏电阻的应用举例：电阻温度计、报警器等。
金属热电阻的阻值会随着温度的升高而_____
增大
热
敏电阻化学稳定性差、测温范围小、但是灵敏度好。
（2）相同点:
3）比较金属热电阻和热敏电阻
R
T
O
R-T关系示意图
1.金属导线；
2.热敏电阻
；
例2
测温仪
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
R1
R2
R3
A
a
b
E
r
B
4、霍尔元件
（1）材料：半导体
如：砷化铟
（2）工作原理图
（3）霍尔电压:
d－－薄片厚度
K－－霍尔系数其大小与元件的材料有关。
霍尔元件能够把___________这个磁学量转换为____这个电学量
磁感应强度
电压
猜想可能有什么元件？
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）霍尔元件
（磁传感器）
非电学量
敏感元件
转换电路
电学量
非电学量
电学量
模拟量：电压、电流、电阻等
开关量：电路的通断
感受
转换
（输入）
（输出）
实用价值：
方便地进行测量、传输、处理和控制
开拓视野1
干簧管磁传感器
磁信号
N
S
电路的通断
例4
、请同学们设计一个由光敏电阻、干簧管、线圈和电动机等电器元件组成的光控车库大门装置的电路图，并说出其工作原理.
开拓视野2
电容式位移传感器
电容式位移传感器能够把物体_____这个力学量转换为_____这个电学量
位移
电容
电容式位移传感器示意图
被测物体
x
电容器极板
电介质板
法1:数字式电容表
法2:电容变化，容抗变化
如何检测电容的变化？
电容式角度传感器？
电容式压力传感器？
讨论：
应用传感器知识尝试设计与创新
1、设计一个音乐礼品盒，要求：
打开盒盖时，音乐响；合上盒盖时，音乐不响
2、实验设计：用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。设计要求：温度过高，发生警报
3、其他提高生活质量或工作效率的奇妙设计。
课后作业
1．观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？哪些设备需要传感器以改变其性能？
2．教材100页练习1、2、3
返回
载流子
E
返回
N
M
F
B
E
I
UH
返回
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霍尔电压的公式
设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电流方向导体板的横向宽度为a，厚度为d，则电流的微观表达式为
载流子在磁场中受到的洛伦兹力
当达到稳定状态时，载流子受到的洛伦兹力与电场力平衡，即
由①②
③式得
式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。
令
，
①
②
③
④
返回
则④式可写为
