《传感器及其工作原理》-(共32张PPT)

学习目标：1.知道什么是传感器及传感技术在信息时代的应用2.学习光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件．了解其性能，工作原理。3.知道非电学量转换成电学量的技术意义4.了解传感器的一般模式5.了解传感器在电子秤、电熨斗、电饭锅中的应用6.了解光敏电阻在火灾报警器中的应用自动门引入新课自动干手机酒精含量测试仪雷达测速仪电子秤红外耳温计航空航天宇宙飞船飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压、磁场、振动测量。“阿波罗10”飞船对3295个参数进行检测，其中：温度传感器559个、压力传感器140个、信号传感器501个、遥控传感器142个专家说：整个宇宙飞船就是高性能传感器的集合体什么是传感器？干簧管防盗报警器原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用什么是传感器？电梯选层控制电话折叠式手机的开关有线电话听筒拿离时的开关控制微波炉炉门的开关控制冰箱门的开关控制煤气表流量控制汽车安全气囊的开关控制天窗/车窗开关控制安全带的扣妥/松拖警示应用对象功能干簧管的应用干簧管——防盗门报警电路视觉嗅觉听觉味觉触觉光传感器湿度传感器气体传感器声音传感器味传感器温度传感器压力传感器人获取外界信息机械自动化设备获取外界信息1.传感器的定义：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是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、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、电流等电学量，或转化为电路的通断。传感器非电学量传感器电学量2.传感器的作用Text声音等磁场温度受力电容等电阻电压电流测量、传输、处理和控制3、传感器的组成辅助电源敏感元件转换元件基本转换电路被测量电量敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。物理、化学、生物信息离子感烟器温度传感器自动旋转门明火探测器光电传感器湿度传感器机油压力传感器超声波传感器风速传感器全自动血压机走廊声控灯的工作原理光敏传感器声敏传感器灯声音光线控制电路延时电路声音光线1、光敏电阻制作传感器常用的敏感元件特性：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。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。4、传感器常用的敏感元件光敏电阻的工作原理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。硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子也增多，导电性变好2、热敏电阻特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数减小金属热电阻铂电阻（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3、电容式传感器电容式位移传感器电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。示意图被测物体x电容器极板电介质板制作传感器常用的敏感元件在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极，就成了一个霍尔元件。4、霍尔元件CDFBEIUH霍尔元件工作原理图霍尔效应当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍尔电压可以证明，霍尔电压UH：dIBkUHd——薄片的厚度k——霍尔系数霍尔元件——把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量qBvbUqH)1(nqkdIBknqdIBUH其中vbdnqI)(载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差.当达到稳定状态时,洛仑兹力与电场力平衡电流的微观表达式1、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）（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器件转换电路电学量例1.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．此光电计数器的基本工作原理是（）A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统BD例2、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（）ABA.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B.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C.用黑纸包住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D.用黑纸包住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AC待测压力F固定电极膜片电极例3．传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（）A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B．当F向上压膜片电极时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化BC例4、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？下表面nedIBU再见