物理：课件6.1传感器及其工作原理.ppt

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1、第六章《传感器》第一节《传感器及其工作原理》演示实验1磁信号电路的通断一、传感器简介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_______;或转换为电路的通断。1、什么是传感器非电学量电学量传感器：非电学量→传感器→电学量角度位移速度压力温度湿度声强光照……传感器电压电流电阻电容……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的工作原理光敏电阻实物图1、光敏电阻二、制作传感器的常用元器件点击放大光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般随着光照

2、强度的增大电阻值______。（2）材料：制作光敏电阻的材料一般为半导体。如：硫化镉减小（3）半导体的导电原理：半导体靠其中的________（自由电子和空穴）来导电载流子光敏电阻能够把光照强弱这个___________转换为这个电学量光学量（1）特性：电阻演示实验4金属导体的导电性能与光照有关吗？温度有关吗？关系如何？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______，具有正温度系数（1）材料：金属热电阻是用金属做成的RTO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_____，具有负温度系数热敏电阻R-T关系示意

3、图（1）材料：半导体RTo减小（2）特性：热敏电阻和金属热电阻能够把_____这个热学量转换成为这个电学量温度电阻4、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3、电容式传感器（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5、霍尔元件（1）材料：半导体如：砷化铟（2）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图（3）霍尔电压:d－－薄片厚度K－－霍尔系数其大小与元

4、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推导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，则电流的微观表达式为①载流子在磁场中受到的洛伦兹力载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差载流子受到的电场力为当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即②由①②式得③式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。令则上式可写为④1、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）（

5、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电路电学量非电学量电学量，或转换为电路的通断。第六章《传感器》第二节《传感器的应用》传感器应用的一般模式一、力传感器的应用——电子秤1.电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?2.简述力传感器的工作原理.装置:力传感器元件:金属梁和应变片一、力传感器的应用——电子秤金属梁U1U2两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化1.电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？2.简述力传感器的工

6、作原理.装置:力传感器组成:金属梁和应变片形变电压一、力传感器的应用——电子秤两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化二、温度传感器的应用:电熨斗1.双金属片温度传感器思考：双金属片温度传感器的作用是什么？作用：控制电路的通断。二、温度传感器的应用:电熨斗原理:热胀冷缩常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。(1)双金属片温度传感器二、温度传感器的应用:电熨斗电烫斗的构造：(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用思考与讨论：①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？答：常温下

7、，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用二、温度传感器的应用:电熨斗思考与讨论：②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？答：熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的