传感器的工作原理及其应用.ppt

知道什么是传感器知道什么是光敏电阻，热敏电阻，金属热电阻以及霍尔元件了解传感器的工作原理o 例：银行自动门，声控开关，厕所自动冲水龙头；它们一“看”到人或是“听”到有人的声音就会自动开展一些活动。它们是如何“感觉”到的呢？原来它们都需要一种装置传感器来获取信息那么，什么是传感器？它为什么能获取信息，工作原理又是什么呢？o (1)传感器是这样一类元件：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，或转化为电路的通断o (2)传感器的工作原理o 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、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传感器原理如下图所示o 现代信息技术与自动控制中为什么要将非电学量转换成电学量？o 答案：电学量具有便于控制、便于处理(放大、衰减和波形整理等)，便于显示和储存，也便于远距离传输等技术方面的优点尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以把非电学量转换成电学量进行信息收集.o (1)光敏电阻o 特点：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化o 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，载流子增多，导电性变好o 作用：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量o (2)热敏电阻和金属热电阻o 金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻(常用的一种热电阻是用铂制作的)特点：金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差o 热敏电阻：温度上升时，有些半导体的导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻(用氧化锰等金属氧化物烧结而成的)特点：它的电阻随温度的变化非常明显o 作用：热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量o (3)霍尔元件o 霍尔电压UHkIB/d，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关o 特点：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量o 例1.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是o ()o 温度传感器光传感器声音传感器热传感器o A B C DBo 例2.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等o(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在下图的实物图上连线o (2)实验的主要步骤：o 正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；o 在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，_ ，_ _ ，断开开关；o 重复第步操作若干次，测得多组数据o (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得Rt关系图线(如图所示)，请根据图线写出该热敏电阻的Rt关系式：R_t()(保留3位有效数字)读取温度计示数读取温度计示数读取电压表示数读取电压表示数1001000.4000.400o练习1.如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指刻度盘正中间若往Rt上擦一些酒精，表针将向_(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向_(填“左”或“右”)移动左左右右o 解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏o 答案：左右o 点评：(1)负温度系数热敏电阻是指热敏电阻的阻值随温度的升高而减小的电阻o (2)欧姆表的表盘刻度最右侧为0，最左侧为最大值.o练习2.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时o ( )o A电压表的示数增大o BR2中电流强度减小o C小灯泡的功率增大o D电路的路端电压降低ABCDo练习3.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为定值电阻那么当有光照射R1时，信号处理系统获得_(填高电压或者低电压)，信号处理系统每获得一次_(填高电压或者低电压)就记数一次高电压高电压低电压低电压o 答案：高电压低电压o 解析：R1为光敏电阻，当有光照射时，R1的阻值变小，R2上的电压变大，信号处理系统获得高电压当传送带上的物体挡住光时，信号处理系统获得低电压.o例3.如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？(此题描述的是著名的霍尔效应现象)o 如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况以下说法中正确的是()o A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大o B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平o C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平o D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化o 答案：ABDo 1干簧管是一种 的传感器o 2传感器是一种能够感受诸如力、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、电流等_，或转换为 的一类元件o 3 光 敏 电 阻 能 够 把 _ _ _ _ _ _ _ _ 转换为_ o 4热敏电阻或金属热电阻能够把_ _转换为_这个电学量o 5霍尔元件能够把_ 转换为_这个电学量能够感知磁场能够感知磁场非电学量非电学量电学量电学量电路的通断电路的通断光照强弱这个光学量光照强弱这个光学量电阻这个电学量电阻这个电学量温度这个热学量温度这个热学量电阻电阻