粤教版高中物理选修2-1传感器与自动化.ppt

传感器与自动化 种类繁多的传感器 指纹考勤机 电子测温计 一、什么是传感器? 传感器是指这样一些元件：它能够感受诸如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光，化学成分等非电学量，并能把它们按照一定规律转换为电压、电流等电学量 的一种组件，起自动控制作用。 非电学量　　　　　　 电学量 传感器 角度 位移 速度 加速度 压力 温度 湿度 声强 光照强度 ……… 电压 电流 电阻 电容 二、传感器的种类 物理型传感器、化学型传感器、生物型传感器 物理型传感器： 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测对象信息的传感器。 如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等。其接受的是压力、声波、光等的物理信息。 （按检测量的不同） 化学型传感器： 是利用化学反应的原理，识别和检测信息，把 化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。 如气敏传感器、湿敏传感器等，在环境保护火灾报警、医疗卫生和家用电器方面有广泛应用。 生物型传感器： 是一种利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传感器。 如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。其感受器中含有生命物质，代替嗅觉、味觉功能的传感器。 三、传感器的工作原理 传感器：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三部分组成 转换器件 敏感元件 转换电路 四、常见传感器及工作原理 1、光敏电阻（光电传感器） （1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。 （2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉（CdS）是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。 （3）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量（电阻）。 特性： 利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器 光传感器的应用——火灾报警器 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记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 AC 2、热敏电阻和金属热电阻 （1）导电性能与温度的变化关系。 半导体材料的导电性能随温度升高而变好（电阻率随温度升高而减小）； 金属导体的导电性能随温度升高而降低（电阻率随温度升高而增大）。 （2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。 （3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量(温度)转化为电阻这个电学量。 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（ ） A.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 例3：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ） A.　I 变大，U 变大 B.　I 变小，U 变小 C.　I 变小，U 变大 D.　I 变大，U 变小 B 例题4: 如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 ABC 力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。 3.力电传感器 力传感器的应用——电子秤 例题3：（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( ) A 物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B 物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C 物体M不动时，电路中没有电流 D 物体M不动时，电压表没有示数 B