粤教版高中物理选择性必修第二册第五章第一节传感器及其工作原理课件.ppt

第五章 传感器 学　习　目　标 物理与STSE 1.了解传感器的概念，知道非电学量转换成电学量的技术的意义. 2.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件的工作原理. 3.了解传感器的常用元件的特征 　　　　　 （a）吸顶式家用 （b）壁挂式家用 可燃气体报警器 可燃气体报警器 知识点一　什么是传感器 1.定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转化可用信号的器件或装置. 2.组成. （1）敏感元件：直接感受被测量并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量. （2）转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出. （3）转换电路：将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量. 知识点二　传感器的分类 　分类： （1）按被测量分类：加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等. （2）按工作原理分类：电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器等. （3）按能量传递方式分类：有源传感器和无源传感器两大类. 知识点三　温度、光电传感器的原理 1.温度传感器的原理. （1）作用：将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度变化来实现温度的测量. （2）热敏电阻特性：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而增加，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而下降. （3）应用：电饭煲、空调机、电热水器、微波炉等. 2.光电传感器的原理. （1）作用：利用敏感元件——光敏电阻，将光照强弱转换为电阻这一电学量. （2）光敏电阻特性：光敏电阻的阻值随光照的增强而减小. （3）应用：路灯光电自动开关电路和红外楼道照明开关电路. 小试身手 1.许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是（　　） A.该传感器能够测量的物理量是位移和温度 B.该传感器能够测量的物理量是位移和光强 C.该传感器能够测量的物理量是光强和声音 D.该传感器能够测量的物理量是压力和位移 答案：C 2.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热 敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时，电流表的读 数变小（填“变大”或“变小”），小灯泡的亮度 变亮（填“变亮”或“变暗”）. 3.某温控电路的原理如图所示，RM是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15～27 ℃的环境中工作.当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备.下列说法中正确的是 （　　） A.环境温度降低，RM的阻值减小 B.环境温度升高，Uab变大 C.滑片P向下移动时，Uab变大 D.调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度 答案：D 探究一　认识传感器 1.传感器的组成和工作流程. （1）传感器的组成. ①敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等）制成的. ②转换元件：将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件. ③转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等，或电路的通断. （2）传感器的工作流程. 2.传感器的原理：传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等.这些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再传送给控制系统产生各种控制动作. 3.传感器的另一种分类方式. 项目 物理型传感器 化学型传感器 生物型传感器 敏感元件 被测物理量变化时，敏感元件的电学量（如电阻、电压、电容等）会发生明显变化 敏感元件能把化学物质的成分、浓度等化学量转换为电学量 工作原理 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关的信息 利用化学反应识别和检测信息 利用生物体组织的各种生物、化学与物理效应识别和检测信息 实例 如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等 如气敏传感器、湿敏传感器等 如免疫传感器、抗原抗体传感器、酶传感器等 【典例1】　电容器是一种常用的电学元件，在电工、电子技术中有着广泛的应用.以下有关电容式传感器在生活中的应用，说法正确的是（　　） A.甲图中，手指作为电容器一个电极，如果改用绝缘笔在电容式触摸屏上仍能正常操作 B.乙图中，力F增大过程中，电流计中的电流从a流向b C.丙图中，油箱液位上升时，电容变小 D.丁图中，当传感器由静止突然向左加速，电容器处于充电状态 解析：甲图中，绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作，故A错误；乙图中，力F增大过程中，电容器极板间距减小，电容