传感器及其工作原理学习教案

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1、会计学1传感器及其工作传感器及其工作(gngzu)原理原理第一页，共48页。第1页/共47页第二页，共48页。酒精含量测试仪酒精含量测试仪雷达测速仪雷达测速仪电子秤电子秤红外耳温计红外耳温计第2页/共47页第三页，共48页。航空航天宇宙飞船航空航天宇宙飞船(yzhu fichun) 飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压飞行的速度、加速度、位置、姿态、温度、气压(qy)、磁场、磁场、振动测量；振动测量；“阿波罗阿波罗10”飞船对飞船对3295个参数进行检测，其中：个参数进行检测，其中： 温度传感器温度传感器559个个 压力传感器压力传感器140个个 信号传感器信号传感器501个个 遥控传感

2、器遥控传感器142个个专家说：整个宇宙飞船专家说：整个宇宙飞船(yzhu fichun)就是高性能传感器的集合体就是高性能传感器的集合体第3页/共47页第四页，共48页。第4页/共47页第五页，共48页。原理：当磁体靠近原理：当磁体靠近(kojn)干簧管时，两个簧片被磁化，相干簧管时，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互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用第5页/共47页第六页，共48页。 电电 梯梯 选层控制选层控制 电电 话话 折叠式手机的开关折叠式手机的开关 有线电话听筒拿离时的开关控制有线电话听筒拿离时的开关控制 微波炉微波炉 炉门的开关控制炉门的开关控制 冰冰 箱箱

3、 门的开关控制门的开关控制 煤气表煤气表 流量控制流量控制 汽汽 车车 安全气囊的开关控制安全气囊的开关控制 天窗天窗/车窗车窗 开关控制开关控制 安全带的扣妥安全带的扣妥/松拖警示松拖警示第6页/共47页第七页，共48页。一种防盗门报警一种防盗门报警(bo jng)电路电路干簧管干簧管第7页/共47页第八页，共48页。视觉视觉(shju)嗅觉嗅觉(xiju)听觉听觉(tngju)味觉味觉触觉触觉光传感器光传感器湿度传感器湿度传感器气体传感器气体传感器声音传感器声音传感器味传感器味传感器温度传感器温度传感器压力传感器压力传感器人获取外界信息人获取外界信息机械自动化设备获取外界信息机械自动化设备

4、获取外界信息第8页/共47页第九页，共48页。1.1.传感器的定义传感器的定义(dngy)(dngy)：转换电路转换电路物理信息物理信息化学信息化学信息生物信息生物信息电信号电信号敏感元件敏感元件传感器传感器传感器是指这样一类元件：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，并把它们按照一定学量，并把它们按照一定(ydng)的规律转化成电压、的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。电流等电学量，或转化为电路的通断。第9页/共47页第十页，共48页。Text测量测量(cling)、传输、处理和控制、传输、处

5、理和控制第10页/共47页第十一页，共48页。辅助辅助(fzh)电源电源敏感元件敏感元件转换转换(zhunhun)元件元件基本转换电路被测量被测量电量敏感元件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。理量的元件。转换元件转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。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。成电量输出。物理、化学、生物理、化学、生物信息物信息第

6、11页/共47页第十二页，共48页。第12页/共47页第十三页，共48页。第13页/共47页第十四页，共48页。第14页/共47页第十五页，共48页。光敏传感器光敏传感器声敏传感器声敏传感器灯灯声声音音光光线线控控制制电电路路延延时时电电路路第15页/共47页第十六页，共48页。特性：光敏电阻特性：光敏电阻(dinz)对光敏感。当改变光照强度时，电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻(dinz)的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻阻(dinz)值减小。值减小。4 4、传感器常用、传感器常用(chn yn)(chn yn)的敏感元件的敏感元

7、件 第16页/共47页第十七页，共48页。 光敏电阻光敏电阻(un mn din z)能够把光照强弱这个光学能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。量转换为电阻这个电学量。第17页/共47页第十八页，共48页。例例1.1.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1R1为为光敏电阻，光敏电阻，R2R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（是（ ）A A当有光照射当有光照射(zhosh)R1(zhosh)R1时，信号处理系统获得高电时，信号处理系统获得高电压压B B当有光照射当有光照射(zhosh)R1(zh

8、osh)R1时，信号处理系统获得低电时，信号处理系统获得低电压压C C信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次DD信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统第18页/共47页第十九页，共48页。特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有，具有(jyu)负温度系数负温度系数减小减小第19页/共47页第二十页，共48页。铂电阻铂电阻第20页/共47页第二十一页，共48页。第21页/共47页第二十二页，共48页。例例2 2、有定值电阻、有定值电阻(dinz)(dinz

9、)、热敏电阻、热敏电阻(dinz)(dinz)、光敏电阻、光敏电阻(dinz)(dinz)三只元件分别三只元件分别接入如图所示电路中接入如图所示电路中A A、B B两点后，用黑纸包两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（列说法正确的是（ ）ABA.A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆置入热水中与不置入热水中相比，欧姆(u m)(u m)表示数变表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻化较大，这只元件一定是热敏电阻B.B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆置入热水中与不置入热水中相比，欧姆(u m)(u m)表示数不表示数不变化

10、，这只元件一定是定值电阻变化，这只元件一定是定值电阻C.C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆(u m)(u m)表示表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D.D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆(u m)(u m)表示表示数相同，这只元件一定是定值电阻数相同，这只元件一定是定值电阻第22页/共47页第二十三页，共48页。定片定片动片动片电介质电介质金属芯线金属芯线导电液体导电液体待测压力待测压力F固定电极固定电极可动电极可动电极x极板极板极板极板电介质电介质第23页/共47

11、页第二十四页，共48页。示意图示意图被测物体被测物体x电容器极板电容器极板电介质板电介质板第24页/共47页第二十五页，共48页。待测压力F固定电极膜片电极例例3 3传感器是一种采集信号的重要传感器是一种采集信号的重要(zhngyo)(zhngyo)器件，如图器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F F作用于可动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（和电源串联接成闭合电路，那么（ ）A A当当F F向上压膜片电极时，电容将减小向上压膜片电

12、极时，电容将减小B B当当F F向上压膜片电极时，电容将增大向上压膜片电极时，电容将增大C C若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F F发生变化发生变化D D若电流计有示数，则压力若电流计有示数，则压力F F不发生变化不发生变化 BC第25页/共47页第二十六页，共48页。CDFBEI IU UH H霍尔元件工作原理图霍尔元件工作原理图第26页/共47页第二十七页，共48页。第27页/共47页第二十八页，共48页。dIBkUHqBvbUqH)1(nqkdIBknqdIBUH其中vbdnqI)( 载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差电势差

13、. .当达到稳定状态时当达到稳定状态时, ,洛仑兹力与电场洛仑兹力与电场力平衡力平衡电流的微观表达式电流的微观表达式 第28页/共47页第二十九页，共48页。下表面下表面(biomin)nedIBU 第29页/共47页第三十页，共48页。光敏电阻的特性光敏电阻的特性图图613A电压表的示数增大电压表的示数增大BR2中电流减小中电流减小C小灯泡的功率增大小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大电路的路端电压增大【思路点拨】光敏电阻有随着光照【思路点拨】光敏电阻有随着光照强度的增强而阻值减小的特征，由闭合电路强度的增强而阻值减小的特征，由闭合电路欧姆定律及串并联的分压、分流原理欧姆定律及串并联的分压、

14、分流原理(yunl)对电路进行动态分析对电路进行动态分析第30页/共47页第三十一页，共48页。第31页/共47页第三十二页，共48页。图图614第32页/共47页第三十三页，共48页。第33页/共47页第三十四页，共48页。热敏电阻的特征热敏电阻的特征图图615第34页/共47页第三十五页，共48页。第35页/共47页第三十六页，共48页。图图616第36页/共47页第三十七页，共48页。第37页/共47页第三十八页，共48页。霍尔元件的特性霍尔元件的特性第38页/共47页第三十九页，共48页。第39页/共47页第四十页，共48页。第40页/共47页第四十一页，共48页。第41页/共47页第

15、四十二页，共48页。图图618第42页/共47页第四十三页，共48页。第43页/共47页第四十四页，共48页。第44页/共47页第四十五页，共48页。1、传感器的概念(ginin)小 结2、传感器的工作(gngzu)原理：3、敏感元件：（1）光敏电阻 （光电传感器）（2）热敏电阻(r mn din z)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第45页/共47页第四十六页，共48页。第46页/共47页第四十七页，共48页。NoImage内容(nirng)总结会计学。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。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。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。间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定。d薄片的厚度。k霍尔系数(xsh)。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转换为电压。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。电饭锅第四十八页，共48页。