2014年秋高中物理 6.1 传感器及其工作原理 新人教版选修3-2详解.ppt

●知识导航 在日常生活中我们可能有这样的经历：当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开……这是由于传感器在起作用，传感器是自动化控制装置中必不可少的器件，在信息技术高速发展的电子计算机广泛应用的今天，传感器发挥着越来越重要的作用． 本章共三节．第一节“传感器及其工作原理”，主要讲述了什么是传感器及制作传感器的常用元件的特征．第二节“传感器的应用”介绍了传感器感受的通常是非电学量，而它输出的大多是电学量，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种控制动作．讲述了传感器的应用已经渗透到环境保护、交通运输、航天、军事以及家庭生活等各个领域．第三节“实验：传感器的应用”，主要讲述了传感器在工农业生产中的应用，如光控开关、温度报警器等． 本章重点：传感器的工作原理，传感器的应用以及应用控制． 本章难点：传感器的应用实例． ●学法指导 本章知识与我们的生活息息相关，在学习过程中既要熟记各种敏感元件的特性，又要结合实例认真体会传感器在实际中的应用，努力培养理论联系实际的能力和动手能力；同时应注意观察身边与传感器有关的例子，并通过查资料或上网了解它们的工作原理，培养自己的观察能力和自学能力． ●考纲须知 遥感卫星能在高空一览无遗地观测地貌植被；计算机的显示屏上能实时显示远隔千里的画面；机器人能替代人完成各种复杂的劳动．这些现代化设备，有的复杂庞大，有的简单精巧，但它们都需要一种装置——传感器来获取信息．那么，什么是传感器？它为什么能获取信息，工作原理又是什么呢？ 1．干簧管是一种________的传感器． 2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等________，或转换为________的一类元件． 3．光敏电阻能够把________转换为________． 4．热敏电阻或金属热电阻能够把________转换为________这个电学量． 5．霍尔元件能够把________转换为________这个电学量． 答案：1.能够感知磁场 2．非电学量；电学量；电路的通断 3．光照强弱这个光学量；电阻这个电学量 4．温度这个热学量；电阻 5．磁感应强度这个磁学量；电压 (1)传感器是这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断． (2)传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作．传感器原理如下图所示． 现代信息技术与自动控制中为什么要将非电学量转换成电学量？ 答案：电学量具有便于控制、便于处理(放大、衰减和波形整理等)，便于显示和储存，也便于远距离传输等技术方面的优点．尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以把非电学量转换成电学量进行信息收集. (1)光敏电阻 ①特点：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化． ②原因：硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好． ③作用：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． (2)热敏电阻和金属热电阻 ①金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大．用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻(常用的一种热电阻是用铂制作的)．特点：金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差． ②热敏电阻：温度上升时，有些半导体的导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻(用氧化锰等金属氧化物烧结而成的)．特点：它的电阻随温度的变化非常明显． ③作用：热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量． (3)霍尔元件 ①霍尔电压UH＝kIB/d，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关． ②特点：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． (2010·北师大附中高二期中)许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是 (　　) ①温度传感器　②光传感器　③声音传感器　④热传感器 A．①②　　B．②③　 C．③④　　D．②④ 答案：B (2010·江苏启东中学高二期中)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等． (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在下图的