人教新课标高中物理选修3-2 6.1传感器及其工作原理课件(63张ppt).ppt

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1、第六章　传感器第一节　传感器及其工作原理1．知道什么是传感器及传感器的工作原理．2．掌握制作传感器的常用元件的特征．(重点)3．在理解传感器特征的基础上，掌握各元件的简单应用．(难点)一、什么是传感器1．定义感受量，并能把它们按照一定的规律转换为量，或转换为电路的的一类元件．2．工作原理非电学电学通断二、光敏电阻1．特点电阻值随光照增强而．2．原因分析光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子，导电性能；随着光照的增强，载流子，导电性．3．作用把这个光学量转换为这个电学量．减小极少不好不好变好光照强弱电阻三、热敏电阻和金属热电阻热敏电阻金属

2、热电阻特点电阻率随温度升高而____电阻率随温度升高而____制作材料优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用将这个热学量转换为这个电学量减小增大半导体金属温度电阻利用半导体的导电机理说明氧化锰热敏电阻的电阻率为什么会随温度的升高而减小？提示：温度越高，半导体中载流子数目越多，所以导电性能越强．四、霍尔元件1．组成在一个很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件．2．原理E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在力作用下，向着与和都垂直的方向漂移，使M、N间出现(如图)．洛伦兹电流

3、磁场电压3．霍尔电压UH＝，d为薄片厚度，k为霍尔系数．一个霍尔元件的d、k为定值，若保持I恒定，则UH就与B成．4．作用把这个磁学量转换为这个电学量．正比磁感应强度电压一、传感器1．传感器的作用：能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求，把这些信息转换成可用的输出信息的器件和装置，叫做传感器．传感器是各种测量和自动控制系统的“感受器官”．2．传感器的特点：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．3．传感器原理：传感器感受的通常是非电学量，如

4、压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作．即：二、光敏电阻1．特点：阻值随着光照强度的增大而减小．2．电阻变化的原因：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；随着光照的增强，载流子也增多，导电性能变好，电阻变小．3．作用：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量．4．构成材料：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照而温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也

5、形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。三、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻：用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显，如图所示为某一热敏电阻的电阻——温度特性曲线．2．热敏电阻的两种型号及其特性：热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件．在其工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．一般常用的是负温度系数热敏电阻器．3．热敏电阻器的分类分类方式类别电阻温度特性正温度系数、负温度系数材料金属、半导体(单晶、多晶、陶瓷)结构珠状、片状、杆状、膜状工作方

6、式直热式、旁热式工作温度常温、高温、低温用途测温、控温、辐射能(功率)测量、稳压(稳辐)等4．金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻可以制成温度传感器，称为热电阻．如图为某金属导线的电阻——温度特性曲线．【温馨提示】按热敏电阻随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻，正温度系数的热敏电阻随温度升高，电阻增大，负温度系数的热敏电阻随温度升高电阻减小．四、霍尔元件的工作原理霍尔元件就是利用霍尔效应来设计的．一个矩形霍尔材料薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图所示，沿PQ方向通入电流

7、I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在MN间会出现电势差U.五、电容式传感器1．原理电容器的电容C取决于极板正对面积S，极板间距离d及极板间电介质这几个因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化能引起上述某一因素的变化，从而引起电容的变化，那么测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化．2．用途图(1)是用来测定角度θ的电容式传感器，当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况．图(2)是测定液面高度h的电容式传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体

8、中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道h的变化情况．图(3