第一節(jié)傳感器及其工作原理課標定位

學習目標：1.知道什么是傳感器．2．知道什么是光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻以及霍爾元件．3．知道傳感器的工作原理．重點難點：對傳感器工作原理的理解．易錯問題：對傳感器電路的動態(tài)分析．

2020/12/21自動門引入新課自動干手機2020/12/22精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結一節(jié)課的重點的難點，你是否會認為老師的教學方法需要改進？你所經歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學問無顏見爹娘……”“太陽當空照，花兒對我笑，小鳥說早早早……”4酒精含量測試儀雷達測速儀電子秤紅外耳溫計2020/12/25航空航天宇宙飛船

飛行的速度、加速度、位置、姿態(tài)、溫度、氣壓、磁場、振動測量；“阿波羅10”飛船對3295個參數進行檢測，其中：溫度傳感器559個壓力傳感器140個信號傳感器501個遙控傳感器142個專家說：整個宇宙飛船就是高性能傳感器的集合體2020/12/26什么是傳感器？干簧管防盜報警器2020/12/27原理：當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到開關的作用什么是傳感器？2020/12/28電梯選層控制電話折疊式手機的開關有線電話聽筒拿離時的開關控制微波爐爐門的開關控制冰箱門的開關控制煤氣表流量控制汽車安全氣囊的開關控制天窗/車窗開關控制安全帶的扣妥/松拖警示應用對象功能干簧管的應用2020/12/29一種防盜門報警電路干簧管2020/12/210視覺嗅覺聽覺味覺觸覺光傳感器濕度傳感器氣體傳感器聲音傳感器味傳感器溫度傳感器壓力傳感器人獲取外界信息機械自動化設備獲取外界信息2020/12/2111.傳感器的定義：轉換電路物理信息化學信息生物信息電信號敏感元件傳感器傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并把它們按照一定的規(guī)律轉化成電壓、電流等電學量，或轉化為電路的通斷。2020/12/212傳感器非電學量傳感器電學量2.傳感器的作用Text聲音等磁場溫度受力電容等電阻電壓電流測量、傳輸、處理和控制2020/12/2133、傳感器的組成

輔助電源敏感元件轉換元件基本轉換電路被測量電量敏感元件是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件。轉換元件：將敏感元件輸出的非電物理量轉換成電路參數或電量?；巨D換電路：上述電路參數接入基本轉換電路（簡稱轉換電路），便可轉換成電量輸出。物理、化學、生物信息2020/12/214離子感煙器明火探測器溫度傳感器2020/12/215光電傳感器濕度傳感器機油壓力傳感器超聲波傳感器2020/12/216風速傳感器全自動血壓機自動旋轉門2020/12/217走廊聲控燈的工作原理光敏傳感器聲敏傳感器燈聲音光線控制電路延時電路聲音光線2020/12/2181、光敏電阻制作傳感器常用的敏感元件特性：光敏電阻對光敏感。當改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般會隨著光照強度的增大而電阻值減小。4、傳感器常用的敏感元件

2020/12/219光敏電阻的工作原理光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。硫化鎘是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子也增多，導電性變好2020/12/220例1.如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數器的基本工作原理是（）A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次AR1R2信號處理系統(tǒng)BD2020/12/2212、熱敏電阻特性：熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而_____，具有負溫度系數減小2020/12/222金屬熱電阻鉑電阻2020/12/2232020/12/224例2、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數，下列說法正確的是（）ABA.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數不變化，這只元件一定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數相同，這只元件一定是定值電阻AC2020/12/225（1）測定角度θ（2）測定液面高度h（3）測定壓力F（4）測定位移x

定片動片θ電介質金屬芯線導電液體待測壓力F固定電極可動電極x極板極板電介質3、電容式傳感器2020/12/226電容式位移傳感器電容式位移傳感器把力學量（位移）轉換為電學量（電容）。示意圖被測物體x電容器極板電介質板2020/12/227待測壓力F固定電極膜片電極例3．傳感器是一種采集信號的重要器件，如圖是一種測定壓力的電容式傳感器，當待測壓力F作用于可動膜片產生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計和電源串聯接成閉合電路，那么（）A．當F向上壓膜片電極時，電容將減小B．當F向上壓膜片電極時，電容將增大C．若電流計有示數，則壓力F發(fā)生變化D．若電流計有示數，則壓力F不發(fā)生變化BC2020/12/228制作傳感器常用的敏感元件在一個很小的矩形半導體（例如砷化銦）薄片上，制作4個電極，就成了一個霍爾元件。4、霍爾元件CDFBEIUH霍爾元件工作原理圖2020/12/229霍爾效應當電場力增大到與洛倫茲力相等時，內外側端面間就形成一個穩(wěn)定的電場，此時兩端面形成一個穩(wěn)定的電壓UH。這種現象稱為霍爾效應，這個電壓叫做霍爾電壓2020/12/230可以證明，霍爾電壓UH：d——薄片的厚度k——霍爾系數霍爾元件——把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量

載流子在洛倫茲力作用下側移，兩個側面出現電勢差.當達到穩(wěn)定狀態(tài)時,洛侖茲力與電場力平衡電流的微觀表達式2020/12/231

例3、如圖所示，有電流I流過長方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應強度為B的勻強磁場垂直于紙面向里，金屬塊單位體積內的自由電子數為n，試問金屬塊上、下表面哪面電勢高？電勢差是多少？下表面2020/12/232如圖6－1－3所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當光照射到R3上的光強度增大時()類型一光敏電阻的特性例1圖6－1－3A．電壓表的示數增大B．R2中電流減小C．小燈泡的功率增大D．電路的路端電壓增大【思路點撥】光敏電阻有隨著光照強度的增強而阻值減小的特征，由閉合電路歐姆定律及串并聯的分壓、分流原理對電路進行動態(tài)分析．2020/12/233【解析】當照射光強度增大時，光敏電阻R3的阻值變小，R3與L串聯后再與R2并聯的總電阻值變小、干路中總電流變大，R1兩端電壓變大，A正確；R2兩端電壓減小，通過R2的電流減小，B正確；總電流變大，通過R2的減小，所以通過小燈泡L的電流變大，燈泡變亮，功率增大，C正確．因為干路中電流變大，內電壓變大，路端電壓變小，D錯誤．故選ABC.2020/12/2341.如圖6－1－4所示，將多用電表的選擇開關置于電阻擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中央．若用不透光的黑紙將Rt包裹起來，表針將向________(選填“左”或“右”)轉動；若用手電筒光照射Rt，表針將向________(選填“左”或“右”)轉動．變式訓練圖6－1－42020/12/235解析：光敏電阻受光照越強，電阻越小，電流越大，所以將Rt包裹起來電阻增大，指針向左偏，反之向右偏．答案：左右2020/12/236如圖6－1－5所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數的熱敏電阻，當溫度降低時，電阻變大，L為小燈泡，當溫度降低時()A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數增大C．小燈泡的亮度變強D．小燈泡的亮度變弱類型二熱敏電阻的特征例2圖6－1－52020/12/237【思路點撥】根據串并聯電路的特點及閉合電路的歐姆定律進行動態(tài)分析．【解析】

R2與燈L并聯后與R1串聯，與電源構成閉合電路，當溫度降低時，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數減小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項均錯．2020/12/2382.如圖6－1－6所示，將萬用表的選擇開關置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負溫度系數的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若往Rt上擦一些酒精，表針將向________(填“左”或“右”)移動；若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將向________(填“左”或“右”)移動．變式訓練圖6－1－62020/12/239解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減小，指針應向左偏；用吹風機將熱風吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏．答案：左右2020/12/240類型三

霍爾元件的特性例32020/12/241圖6－1－72020/12/2422020/12/243【答案】(1)evB(2)證明見解析2020/12/2443.如圖6－1－8所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持電流I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況．以下說法中正確的是()變式訓練圖6－1－82020/12/245A．將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，UH將變大B．在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平C．在測定地球赤道上的磁場強