资源简介

(共29张PPT)
教
学
课
件
5.2常见传感器的工作原理及应用
第五章传感器
光敏电阻
金属热电阻和热敏电阻
电阻应变片
01
02
03
目录
CONTENTS
常见电容式传感器原理及分析
04
单击此处添加标题
We have many PowerPoint templates that has been specifically designed. We have many PowerPoint templates that has been specifically designed.
PART 1
力
温度
光
声
化学成分
电压
电流
电路的通断
我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？
1.特点：光照越强，电阻越小。
2.电阻变化的原因：光敏电阻的构成物质为硫化镉是半导体材料，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：把光照强弱这个光学量
转换为电阻这个电学量。
R
光照
O
一、光敏电阻
2025/4/15
6
物理组
3.光敏电阻的工作原理
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。
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，载流子也增多，导电性变好。
应用：光电计数
传送带上有无物品 光敏电阻有无光信号 光敏电阻阻值 输出电压大小
无
有
有
无
较小
较大
较低
较高
这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。
4.光敏电阻的应用
例1.(经典题)将多用电表的选择开关置于电阻挡,
欧姆调零后,将一光敏电阻连在多用电表两表笔之
间,如图所示,用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ,
现用手掌挡住部分光线,表针的偏角为θ',则可判
断 (　　)
A.θ'=θ　　B.θ'<θ
C.θ'>θ　　D.不能确定θ和θ'的关系
B
例2.(多选题)(2024福建三明期中)如图所示是光电计数器
的工作示意图,其中A是发光仪器,B是传送带上的物品,R1为
光敏电阻,R2为定值电阻,下列说法正确的是 (　　)
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计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
BD
金属热电阻和热敏电阻
PART 2
01.
材料：金属
1.金属热电阻
R
T
o

2.热敏电阻
材料：半导体材料
R
T
o
特性：阻值随温度的升高而增大
特性：阻值随温度的升高而减小
二、金属热电阻和热敏电阻
3.优缺点：
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。
金属热电阻
热敏电阻有何特性？
4.(多选题)如图所示,R1为定值电阻,R2是正温度系数的热
敏电阻(即温度越高,电阻值越大),L为小灯泡,当温度下降
时 (　　)
A.理想电流表的示数增大
B.R1两端的电压增大
C.小灯泡变亮
D.小灯泡变暗
ABD
ACD

电阻应变片
PART 3
电阻与导体的材料、长度和横截面积有关。
我们怎么根据这个原理制造传感器？
金属的电阻应变效应
拉力→L变长→S变小→电阻变大
压力→L变短→S变大→电阻变小
半导体电阻应变片
当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称为压阻效应。
电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。
应变式力传感器
应变片
金属梁
电阻应变片
金属梁
应变片
应变片
F
在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。
应用实例——电子秤
应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。
电容式位移传感器
思考与讨论：用什么方法可以检测电容的变化？
电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
电容式位移传感器
电容的定义式
若给电容器带上一定的电荷Q，然后用静电计来检测两极板间电势差的变化U，就可判断电容的变化。
例6.(多选题)下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正
确的是 (　　)
A.应变片都是由半导体材料制成的
B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之变小
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大,输出的电压差值也越大
BD
传感器 原理
测定角度θ的电容式传感器 动片与定片之间的角度θ发生变化,会引起极板正对面积S的变化,这就使电容C发生了变化。知道C的变化情况,就可以知道θ的变化情况
四、常见电容式传感器原理及分析
测定液面高度h的电容式传
感器 在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放入导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两个电极,导线芯外面的绝缘物质就是电介质,液面高度h发生变化时,引起正对面积发生变化,电容C发生变化。知道C的变化情况,就可以知道h的变化情况
测定压力F的电容式传感器 待测压力F作用于可动膜片电极上的时候,膜片发生形变,使极板间距离d发生变化,
从而引起电容C的变化。知道C的变化情况,就可以知道F的变化情况
测定位移x的电容式传感器 随着电介质进入极板间的长度发生变化,电容C发生变化。知道C的变化情况,就可
以知道x的变化情况
例7.(2024云南曲靖二模)当今,人工智能迅猛发展,形形色
色的传感器是人工智能的基础。如图所示为某同学设计的
测量材料竖直方向尺度随温度变化的传感器装置示意图,
平行板电容器上极板固定,下极板可随材料尺度的变化上
下移动,两极板始终跟电源相连。若材料温度变化时,极板
上所带电荷量增加,则 (　　)
A.电容器电容变小
B.极板间电场强度不变
C.极板间电势差变小
D.材料竖直方向尺度增大
D
霍尔元件
在一个很小的矩形半导体（如砷化铟）薄片上，制作四个电极E、F、M、N就成为一个霍尔元件。
原理：霍尔效应
霍尔电压UH：
d——薄片的厚度
k——霍尔系数
把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
例8.(2024上海黄浦期末)霍尔元件可以用于制
成 (　　)
A.温度传感器　　　　　　B.磁传感器
C.力传感器　　　　　　 D.声传感器
B
11.(2023山东济宁阶段测试)小明用实验来探究自
行车测速码表用的霍尔元件中自由电荷的电性。如
图所示,设NM方向为x轴正方向,沿EF方向(y轴正方
向)通入恒定电流I,垂直薄片方向(平行于z轴)加向
下的磁场B,测得沿　　　　(选填“x”或“z”)轴
方向会产生霍尔电压UH,如果自由电荷为负电荷,
则　　　　(选填“M”“N”“薄片上表面”或
“薄片下表面”)一侧电势高。
x
M
谢
谢
聆
听

展开更多......

收起↑