河北省石家庄二中高中物理 6传感器及其工作原理

河北省石家庄二中高中物理 6传感器及其工作原理

‎6.1传感器及其工作原理 ‎ ‎【学习目标】‎ 1、 知道什么是传感器，知道光敏电阻特点及作用，‎ 2、 掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别，理解霍尔元件的原理及作用 3、 了解传感器应用的一般模式 4、 理解力、温度、光传感器工作原理 ‎【学习重点】 掌握各种传感器元件的特性 ‎【学习难点】 理解各传感器应用原理 ‎【学习方法】 探究 实验 讨论 ‎【课本导读】‎ 1、 传感器：‎ 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_________量，并能把它们按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等________量，或转换为电路的通断。传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换_______信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。‎ 常见的传感器有：__________、____________、_____________、___________、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。‎ ‎2、干簧管结构：它是玻璃管内封入的的两个＿＿＿＿＿＿＿制成的簧片．‎ 作用：在电路中起到＿＿＿＿＿＿＿的作用，它是一种能够＿＿＿＿＿＿＿的传感器．‎ ‎3、光敏电阻 光敏电阻是用＿＿＿＿制成的，硫化镉就是一种＿＿＿＿。其特点是电阻率随光照强度的增大而＿＿＿＿＿＿＿，原因是：无光照射，载流子＿＿＿＿＿＿＿，导电性＿＿＿＿；随着光照的增强，载流子 ，导电性能 。‎ 作用：光敏电阻能够把 转化为＿＿＿＿＿＿。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。‎ ‎4、热敏电阻和金属热电阻 热敏电阻：半导体材料的导电能力随温度升高而＿＿＿，电阻率随温度升高而＿＿＿＿，用＿＿＿＿＿＿＿做成的传感器称为热敏电阻，热敏电阻也可以用＿＿＿＿＿＿＿制成，其电阻随温度的变化 。特点是灵敏度＿＿＿。‎ 金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而＿＿＿，用多种金属做成的温度传感器称为热电阻．其特点是＿＿＿＿＿＿＿、测温范围＿＿＿＿＿＿＿，但＿＿＿＿＿＿＿较差．‎ 二者的作用：二者都能把＿＿＿＿＿＿＿转化为＿＿＿＿＿＿＿．‎ ‎5、电容式位移传感器能够把物体的__________这个力学量转换为______这个电学量。‎ 图6－1－1‎ ‎6、霍尔元件 ①构造（如图6－1－1所示）：在很小的矩形＿＿＿＿＿＿＿薄片上，制作四个电极，就成为一个霍尔元件．‎ ‎②霍尔电压：表达式UH=＿＿＿＿＿＿＿，式中d为＿＿＿，k为＿＿＿＿＿＿＿，其大小与＿＿＿＿＿＿＿有关．‎ ‎③霍尔效应的原理：外部磁场使运动的载流子受到洛仑兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向的电场；横向电场对电子施加与洛仑兹力相反的静电力，当静电力与洛仑兹力达到平衡时，导体板两侧会形成稳定的电压.‎ 设图中MN方向长度为L2，则： ＝qvB 根据电流的微观解释 I＝nqsv ，s =d 整理后，得：= 令 k = ，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，q为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以有：=‎ 作用：用霍尔元件能够把＿＿＿＿＿＿＿转换为＿＿＿＿＿＿＿．‎ ‎【方法点拨】‎ 例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一热敏电阻Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。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。‎ 例2．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，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 ‎【课堂练习】‎ ‎1、关于干簧管，下列说法正确的是(　　)‎ A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C．干簧管接入电路中相当于开关的作用 D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 ‎2、关于传感器的下列说法正确的是(　　)‎ A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．金属材料也可以制成传感器 C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确 ‎3、热敏电阻能将热信号转换为电信号是因为(　　)‎ A．电阻阻值的大小随热量的变化而变化 B．电阻阻值的大小随温度的变化而变化 C．电阻体积的大小随热量的变化而变化 D．电阻体积的大小随温度的变化而变化 ‎4、利用半导体材料可制成哪些电子元件 ( )‎ A、热敏电阻 B、光敏电阻 C、晶体管 D、标准电阻 ‎5、用多用电表的同一档位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是( )‎ A、测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大 B、测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小 C、测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大 D、测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小 ‎6、如图所示为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是 （ ）‎ A、图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B、图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C、图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D、图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 ‎7、下列说法正确的是 （ ）‎ A、金属导体的电阻率随温度增加而减小 B、半导体的电阻率随温度增加而增大 C、用半导体制成的热敏电阻，可以作为测温元件 D、用半导体制成的光敏电阻，可以起到开关的作用 ‎8、关于热敏电阻以下说法中正确的是 （ ）‎ A、热敏电阻的阻值随温度升高而增大 B、热敏电阻的阻值随温度升高而减小 C、热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化 D、热敏电阻可以用金属氧化物制作 ‎9‎ ‎、如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（ ）‎ A．电介质进入极板的长度 B．两极板间距 C．两极板正对面积 D．极板所带电量 ‎10、一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而＿＿＿＿＿．由于它对光照较敏感，所以可以作＿＿＿＿＿传感器．‎ ‎11、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路的相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为___________传感器，它输入的是___________信号，经传感器转换后，输出的是____________信号。‎