物理汇总传感器和其工作原理省名师优质课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。谢谢,第六章,传感器,第一节,传感器及其工作原理,第1页,演示试验1,磁信号 电路通断,第2页,一、传感器介绍,传感器是指这么一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成份等,_,，并能把它们按照一定规律转换为电压、电流、电容等,_;,或转换为电路通断。,1、什么是传感器,非电学量,电学量,第3页,传感器：非电学量,传感器,电学量,角度,位移,速度,压力,温度,湿度,声强,光照,传感器,电压,电流,电阻,电容,第4页,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,传感器工作原理,第5页,光敏电阻实物图,1、光敏电阻,二、制作传感器惯用元器件,点击放大,第6页,第7页,光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻大小也伴随改变,。,普通伴随光照强度增大电阻值_,。,（2）材料：制作光敏电阻材料普通为,半导体,。如：硫化镉,减小,（3）半导体导电原理：半导体靠其中_（自由电子和空穴）来导电,载流子,光敏电阻能够把光照强弱这个,_,转换为,这个电学量,光学量,（,1）特征：,电阻,第8页,演示试验4,金属导体导电性能与光照相关吗？,温度,相关吗？,关系怎样？,第9页,2、金属热电阻,（2）特征：金属热电阻阻值会伴随温度升高而_，含有正温度系数,（1）材料：金属热电阻是用金属做成,R,T,O,金属热电阻R-T关系示意图,增大,第10页,3、热敏电阻,热敏电阻阻值会伴随温度升高而_，含有负温度系数,热敏电阻R-T关系示意图,（1）材料：半导体,R,T,o,减小,（2）特征：,热敏电阻和金属热电阻能够把,_,这个热学量转换成为,这个电学量,温度,电阻,第11页,4、电容式位移传感器,电容式位移传感器能够把物体_这个力学量转换为_这个电学量,位移,电容,电容式位移传感器示意图,被测物体,x,电容器极板,电介质板,第12页,3、电容式传感器,（,1,）测定角度,：,（,2,）测定液面高度,h,：,（,3,）测定压力,F,：,（,4,）测定位移,x,：,定片,动片,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,第13页,5、霍尔元件,（1）材料：半导体 如：砷化铟,（2）工作原理图,N,M,F,B,E,I,U,H,霍尔元件工作原理图,（,3,）霍尔电压:,d薄片厚度,K,霍尔系数,其大小与元件材料相关。,霍尔元件能够把_这个磁学量转换为_这个电学量,磁感应强度,电压,第14页,推导霍尔电压公式,设载流子电荷量为,q,，沿电流方向定向运动平均速率为,v,，,单位,体积内自由移动载流子数为,n,，垂直电流方向导体板横向宽度为,a,，则电流微观表示式为,载流子在磁场中受到洛伦兹力,载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差,载流子受到电场力为,当到达稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即 ,由式得 ,式中,nq,与导体材料相关，对于确定导体，,nq,是常数。,令,则上式可写为,第15页,1、传感器概念：,小结：,2、传感器工作原理：,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,转换电路,电学量,非电学量 电学量，或转换为电路通断。,第16页,第六章,传感器,第二节,传感器应用,第17页,传感器应用普通模式,第18页,一、力传感器应用电子秤,第19页,1.电子秤使用测力装置是什么?,它是由什么元件组成?,2.简述力传感器工作原理.,装置:力传感器 元件:金属梁和,应变片,一、力传感器应用电子秤,第20页,金属梁,U,1,U,2,两个,应变片,形变,引发,电阻改变,致使两个应变片,电压差改变,第21页,1.电子秤使用测力装置是什么?,它是由什么元件组成?,3.,应变片,能够把什么力学量转化为何电学量？,2.简述力传感器工作原理.,装置:力传感器 组成:金属梁和,应变片,形变 电压,一、力传感器应用电子秤,两个,应变片,形变,引发,电阻改变,致使两个应变片,电压差改变,第22页,二、温度传感器应用:,电熨斗,第23页,1.双金属片温度传感器,思索：双金属片温度传感器,作用是什么？,作用：控制电路通断。,二、温度传感器应用:,电熨斗,第24页,原理:热胀冷缩,常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不一样，双金属片形状发生改变，使触点接触。,(1)双金属片温度传感器,二、温度传感器应用:,电熨斗,第25页,电烫斗结构：,(2)双金属片温度传感器在,电熨斗中应用,第26页,思索与讨论：,常温下，上、下触点应是接触还是分离？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？,答：常温下，上、下触,点应是接触，但温度过高时，因为双金属片受热膨胀系数不一样，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停顿加热温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这么循环进行，起到自动控制温度作用,(2)双金属片温度传感器在,电熨斗中应用,二、温度传感器应用:,电熨斗,第27页,思索与讨论：,熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不一样温度，这是怎样使用调温旋钮来实现？,答：熨烫棉麻衣物和熨,烫丝绸衣物需要设定不一样,温度，此时可经过调温旋钮调整升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触难易，到达控制在不一样温度目标,(2)双金属片温度传感器在,电熨斗中应用,二、温度传感器应用:,电熨斗,第28页,问题:,电饭锅烧饭饭熟后会自动断开?,电饭锅烧水水开后能自动断开?,回顾在家煮饭过程?,三、温度传感器应用,电饭锅,第29页,阅读教材第59页第1段，回答下列问题:,(1),电饭锅中使用,温度传感器主要元件是什么？,(2)感温铁氧体组成物质是什么？,(3)感温铁氧体有何特点？,(4)什么是,“居里点”,？,答:,(,1),感温铁氧体.,(2),氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成.,(3),常温下含有铁磁性，能够被磁体吸引。温度到达约,103,时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。,(4),使感温铁氧体失去铁磁性温度，也叫,居里温度,.,三、温度传感器应用,电饭锅,第30页,结构,第31页,工作原理:,(1)开始煮饭时为何要压下,开关按钮?手松开后这个按,钮是否会恢复到图示状态?,为何?,(2)煮饭时水沸腾后锅内是否,会大致保持一定温度?为何?,(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度会有什么变,化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作?,(4)假如用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电?,答:,(,1),开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。,电饭锅,第32页,(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定温度?为何?,答:,(,2),水沸腾后,因为锅内保持100,0,C不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热.故锅内大致保持100,0,C不变.,工作原理:,电饭锅,第33页,(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度会有什么改变？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？,答:,(,3),饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,当温度升至“居里点,103,0,C,”时,感温磁体失去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停顿加热,工作原理:,电饭锅,第34页,(4)假如用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电?,答:(4),假如用电饭锅烧水,水沸腾后,锅内保持,100,0,C,不变,温度低于,“居里点103,0,C”,电饭锅不能自动断电.只有水烧干后,温度升高到,103,0,C,才能自动断电.,工作原理:,电饭锅,第35页,叙述电饭锅工作过程?,开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，因为锅内保持,100,0,C,不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至,“居里点103,0,C”,时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停顿加热,第36页,四、光传感器应用,、,烟雾散射式,火灾报警器,阅读教材第61页，思索并回答下列问题:,(1)烟雾散射火灾报警器,组成,?,(2)烟雾散射火灾,报警器工作,原,理,?,第37页,四、光传感器应用,烟雾散射式,火灾报警器,光电三极管,是,烟雾火警报警器中,光传感器,第38页,工作原理:,报警器带孔,罩子内装有发光二极管,LED、光电三极管和不透,明挡板.平时,光电三极,管收不到LED发出光,展现高电阻状态,烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接电路检测出这种改变，就会发出警报,四、光传感器应用,烟雾散射式,火灾报警器,第39页,第40页,