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1、列举生活中的一些列举生活中的一些(yxi)自动控制实自动控制实例，例， 遥控器控制电视遥控器控制电视(dinsh)开关开关 日光控制路灯的开关日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关等声音强弱控制走廊照明灯开关等 自动门自动门 等等 安检门安检门第1页/共22页第一页，共23页。第六章第六章 传感器传感器第2页/共22页第二页，共23页。6.1 6.1 传感器及其工作传感器及其工作(gngzu)(gngzu)原理原理第3页/共22页第三页，共23页。一、什么一、什么(shn me)是传感器是传感器（1 1）什么）什么(shn me)(shn me)是是传感器？传感器？第4页/共22页第四
2、页，共23页。磁感应强度磁感应强度(qingd)的变化的变化 簧片的磁簧片的磁化和去磁化和去磁 电路的通断电路的通断 第5页/共22页第五页，共23页。传感器是指这样一类元件：它能够传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度感知诸如力、温度(wnd)(wnd)、光、光、声、化学成分等非电学量，并把它声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。流等电学量，或转化为电路的通断。传感器的定义传感器的定义(dngy)：第6页/共22页第六页，共23页。（2 2）传感器的作用是什么？）传感器的作用是什么？传感器的作用是把非
3、电学量转化为电学量或电传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便路的通断，从而实现很方便(fngbin)(fngbin)地测地测量、传输、处理和控制。量、传输、处理和控制。 非电学量非电学量传感器传感器电学量电学量 角度角度位移位移速度速度压力压力温度温度湿度湿度声强声强光照光照 传感器传感器电压电压电流电流电阻电阻电容电容第7页/共22页第七页，共23页。敏感元件敏感元件转换转换(zhunhun)器件器件转换转换(zhunhun)电路电路（3 3）传感器的工作）传感器的工作(gngzu)(gngzu)原理原理 第8页/共22页第八页，共23页。（4）、常见制作）、常见制
4、作(zhzu)传感器传感器的元件的元件第9页/共22页第九页，共23页。 干簧管：是一种能够干簧管：是一种能够(nnggu)(nnggu)感知磁场的传感知磁场的传感器感器第10页/共22页第十页，共23页。根据演示实验根据演示实验(shyn)(shyn)并结合教材并结合教材P53P53的内容，思考的内容，思考问题：问题：（1 1）光敏电阻的电阻率与什么有关？）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2 2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（3 3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？（4 4）如下图所示，随着光照
5、强度的增加，多用表的指）如下图所示，随着光照强度的增加，多用表的指针将如何偏转？针将如何偏转？二、光敏电阻二、光敏电阻(un mn din z) 演示实验：将光敏电阻和多用表的欧姆档相连，随着演示实验：将光敏电阻和多用表的欧姆档相连，随着光照光照(gungzho)不同，表有何变化？不同，表有何变化？第11页/共22页第十一页，共23页。（1）光敏电阻的电阻率与光照）光敏电阻的电阻率与光照(gungzho)强度有关。强度有关。（2）光敏电阻受到光照）光敏电阻受到光照(gungzho)时电阻时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照照(gungzho)时，载流
6、子极少，导电性能时，载流子极少，导电性能不好；随着光照不好；随着光照(gungzho)增强，载流子增强，载流子增多，导电性能变好。增多，导电性能变好。（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。电学量。（4）随着光照）随着光照(gungzho)强度的增加，多强度的增加，多用表的指针偏角逐渐变大。用表的指针偏角逐渐变大。光敏电阻工作光敏电阻工作(gngzu)原理：原理：第12页/共22页第十二页，共23页。三热敏电阻三热敏电阻(r mn din z)(r mn din z)和金属热和金属热电阻电阻根据演示实验并结合教材根据演示实验并结合教材5454页有关内
7、容，思考问题：页有关内容，思考问题：（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？系是否相同？（2 2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？ （3 3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化(zhunhu)(zhunhu)为什么量？为什么量？（4 4）随着热水倒入多少的不同，欧姆表有何变化？）随着热水倒入多少的不同，欧姆表有何变化？演示演示(ynsh)实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏实验：将热敏电阻和多用表的欧姆档相连，把热敏电阻放到剩水的杯中
8、，向杯里倒入热水，电阻放到剩水的杯中，向杯里倒入热水，第13页/共22页第十三页，共23页。（1 1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。关系不相同。 金属导体的导电性能随温度升高金属导体的导电性能随温度升高(shn o)(shn o)而而降低降低 半导体材料的导电性能随温度升高半导体材料的导电性能随温度升高(shn o)(shn o)而变好而变好（2 2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差， 测量范测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围
9、较大，但灵敏度较差。大，但灵敏度较差。（3 3）热敏电阻和金属热电阻能够将温度这个热学量转）热敏电阻和金属热电阻能够将温度这个热学量转化电阻量这个电学量。化电阻量这个电学量。（4 4）随着水温升高）随着水温升高(shn o)(shn o)，多用表的指针，多用表的指针偏角逐渐变大偏角逐渐变大热敏电阻和金属热电阻的温度热敏电阻和金属热电阻的温度(wnd)(wnd)曲线。曲线。第14页/共22页第十四页，共23页。 电容式传感器能够把位移这个力学(l xu)量转化为电容这个电学量。 插入电介质，电容插入电介质，电容(dinrng)增大增大第15页/共22页第十五页，共23页。四霍尔元件四霍尔元件(y
10、unjin)(yunjin) 一个确定的霍尔元件一个确定的霍尔元件(yunjin)(yunjin)的的d d、k k、为定值，再保、为定值，再保持持I I不变，则不变，则UHUH的变化的变化就与就与B B成正比。这样，霍成正比。这样，霍尔元件尔元件(yunjin)(yunjin)能够能够把磁感应强把磁感应强度这个磁学量转化为电度这个磁学量转化为电压这个电学量。压这个电学量。第16页/共22页第十六页，共23页。推导推导(tudo)霍尔电压的公式霍尔电压的公式 设载流子的电荷量为设载流子的电荷量为q q，沿电流方向定向运动的平，沿电流方向定向运动的平均速率为均速率为v v，单位体积内自由移动的载
11、流子数为，单位体积内自由移动的载流子数为n n，垂直电，垂直电流方向导体板的横向宽度为流方向导体板的横向宽度为a a，则电流的微观表达式为，则电流的微观表达式为 载流子在磁场中受到的洛伦兹力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载流子受到的电场力为 当达到稳定状态当达到稳定状态(zhungti)(zhungti)时，洛伦兹力与电场力平衡，时，洛伦兹力与电场力平衡，即即 由式得由式得 式中的式中的nqnq与导体的材料有关，对于确定的导体，与导体的材料有关，对于确定的导体，nqnq是常数。是常数。
12、 令令 则上式可写为则上式可写为 qvBaUqH第17页/共22页第十七页，共23页。小小 结结1 1制作传感器需要的敏感元件有制作传感器需要的敏感元件有光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。2 2光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。光敏电阻光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。光敏电阻将光学将光学(gungxu)(gungxu)量转化为电阻这个电学量。量转化为电阻这个电学量。3 3热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；金属热电阻热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；金属热电阻的阻值随温度的升高而增大。热敏电阻或金属热电的阻值随温度的升高而增大。热敏电阻
13、或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。4 4霍尔元件的霍尔电压公式为：霍尔元件的霍尔电压公式为： 霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。个电学量。5 5电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量个电学量 第18页/共22页第十八页，共23页。例例1 1、如图所示为光敏电阻、如图所示为光敏电阻(dinz)(dinz)自动计数器的自动计数器的示意图，其中示意图，其中R1R1为光敏电阻为光敏电阻(dinz)(dinz)，R2R2为定为定值电
14、阻值电阻(dinz)(dinz)此光电计数器的基本工作原此光电计数器的基本工作原理是（理是（ ）A A当有光照射当有光照射 R1 R1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压B B当有光照射当有光照射R1R1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压C C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 AC AC第19页/共22页第十九页，共23页。例例2 2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分
15、别接入如图所示电路中的只元件分别接入如图所示电路中的A A、B B两点后，用黑纸两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察包住元件或者把元件置入热水中，观察(gunch)(gunch)欧姆欧姆表的示数，下列说法中正确的是（表的示数，下列说法中正确的是（ ）A A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻这只元件一定是热敏电阻B B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻这只元件一定是定值电阻C C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比
16、，欧姆表示数用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻变化较大，这只元件一定是光敏电阻D D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻相同，这只元件一定是定值电阻ACAC第20页/共22页第二十页，共23页。例例3 3、 如图所示，有电流如图所示，有电流I I流过长方体金属块，流过长方体金属块，金属块宽度为金属块宽度为d d，高为，高为b b，有一磁感应强度，有一磁感应强度为为B B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位位(dnwi)(dnwi
17、)体积内的自由电子数为体积内的自由电子数为n n，试，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？是多少？ 下表面下表面(biomin)第21页/共22页第二十一页，共23页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第22页/共22页第二十二页，共23页。NoImage内容(nirng)总结列举生活中的一些(yxi)自动控制实例，。（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。（4）随着光照强度的增加，多用表的指针偏角逐渐变大。（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量。的d、k、为定值，再保。设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平。光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。2光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。3热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。4霍尔元件的霍尔电压公式为：。感谢观看第二十三页，共23页。