高考物理总复习课件人教版高中物理选修三《传感器的原理及应用》专题讲解ppt课件

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1、第三单元　传感器的原理及应用1．概念：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器．2．组成：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成．3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量，例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号．4．流程：5．传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：(1)按输入量分类，如输入量分别为等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器．这种分类方法给使用者提

2、供了方便，容易根据测量对象选择需要的传感器．温度、压力、位移、速度、加速度(2)按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、、、、等．电容传感器电感传感器霍尔传感器光电传感器光栅传感器z6．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有、霍尔元件等．(1)热敏电阻是由半导体材料制成的，常态时其阻值约为10kΩ，其电阻率随温度的变化而迅速变化，温度升高时，其电阻率显著减小．光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻(2)光敏电阻也是由半导体材料制成的，其电阻率在光照射下显著减小，在没有光照射下其阻值可以达到几十兆欧，在一般室内光照射下，电阻可以降至几千欧，利用多用电表的欧姆挡测量不同温度下热敏电阻

3、的阻值以及不同光照条件下光敏电阻的阻值，就可以了解热敏电阻随温度以及光敏电阻随光照的变化规律．(3)有些金属的电阻率随温度的升高而增加，利用这个特点也可以制成温度传感器．热敏电阻和金属热电阻都可以把温度这个热学量转化为电学量(电阻)，相比之下热敏电阻的灵敏度较好．(4)霍尔元件能够把磁感应强度转换为电压，当电流一定时，霍尔电压UH与磁感应强度B成正比．(1)组成：由金属架和应变片组成．(2)工作原理：如图1所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小．F越大，

4、弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．外力越大，输出的电压差值也就越大．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．(1)话筒的作用是将声信号转换为电信号．常见的有：动圈式话筒、电容式话筒和驻极体话筒．(2)动圈式话筒的工作原理：它是利用电磁感应现象制成的．当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈在永磁铁磁场里振动，产生感应电流，其大小和方向都变化，振幅和频率的变化由声波决定，这个信号电流经扩音器扩大后传给扬声器放出．(3)电容式话筒的工作原理：声波

5、使电容器膜片振动时，电容发生变化，电路中电流变化，于是输出端就输出了与声音变化规律相同的电压．(4)驻极体话筒的工作原理：同电容式话筒，只是内部有感受声波的驻极体塑料薄膜．(1)温度传感器是由半导体材料制成的，热敏电阻和金属热电阻均可制成，它是把热信号转换为电信号而进行自动控制的．(2)电熨斗：电熨斗能自动控制温度，靠的是装有双金属片的温度传感器．这种传感器的作用是控制电路的通断．(1)原理：温度传感器可以把温度转换为电信号，由指针仪表或数字式仪表显示出来，把非电学量转变为电学量．(2)优点：由于电信号可以由测温点传输到其他地点，所以温度传感器可以远距离读取温度的数值．(3)种

6、类：常见的测温仪的测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶等，还可以是红外线敏感元件等．(1)机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管(LED)及红外接收管，两个红外接收管就是两个光传感器．(2)有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报(如图2所示)．1．角度的电容式传感器：原理是当旋转动片时，电容器两个彼此绝缘的金属板的正对面积发生变化，从

7、而引起电容发生变化．如图3甲所示．2．液体的电容式传感器：原理是导电液体相当于电容器的一个极板，当液体的深度发生变化时，相当于两个极板的正对面积发生变化，从而电容发生变化．如图乙所示．3．位移的电容式传感器：原理是当电解质板插入两金属极板间不同的距离时，随着电解质板位移的变化，电容随之变化．如图丙所示．4．压力的电容式传感器：原理是当作用在一个电极上的压力改变时，金属片的形状发生变化，两金属板的距离发生变化，电容随之改变，如图丁所示．根据压力的变化，判断传感器的工作原理．【例1】如图4所示的