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2020-2021学年2 常见传感器的工作原理及应用教课内容ppt课件
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这是一份2020-2021学年2 常见传感器的工作原理及应用教课内容ppt课件，共23页。PPT课件主要包含了①物理传感器，②化学传感器，③生物传感器，转换元件，光敏电阻，应用自动计数装置，液位报警装置，电阻应变片，霍尔元件，光学量等内容，欢迎下载使用。
1.传感器：能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置。
2.传感器的种类
：力传感器、磁传感器、声传感器等
：离子传感器、气体传感器等
：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等
3.传感器的基本部分
敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
4.传感器应用的一般模式
光敏电阻在被光照射时电阻发生变化。
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
光学量 → 电学量
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差； 随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小；有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大。
二、金属热电阻和热敏电阻
温度也能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能。金属热电阻和热敏电阻就是感知温度的敏感元件。
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。
热敏电阻：有些半导体在温度上升时导电能力增强。用半导体材料制作热敏电阻。
化学稳定性好、测温范围大
热学量 → 电学量
例题：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
金属导体在外力作用下发生机械形变（伸长或缩短）时，其电阻随着它所受机械形变的变化而发生变化。
力学量 → 电学量
四、电容式位移传感器（位移传感器）
在一个很小的矩形半导体（如砷化铟）薄片上，制作四个电极就成为一个霍尔元件。
定向移动的电荷受到方向平行于侧面向里的洛伦兹力的作用。在这个力的作用下，薄片两个侧面上会累积起正负电荷。 随着电荷积累，在内外侧面间会形成一个逐渐增强的电场。
定向移动的电荷同时受到洛伦兹力和电场力的作用。
当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍尔电压。
磁学量 → 电学量
1．下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（ ）A．应变片是由导体材料制成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，输出的电压值也越大
2．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动头P在A端，滑动变阻器接入电路中有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑动头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量。若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系。
3．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中，电源的电动势E＝9.0V，内阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻r保持不变；R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化的关系如图乙所示。试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。闭合开关S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1＝2.25mA。则当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？
R＝－0.01875t＋4.25（kΩ） 120 ℃
4．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时（ ）A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱
5．将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将万用表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT（阻值随温度升高而降低）的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往R上擦一些酒精，表针将向________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________（填“左”或“右”）移动。
6．如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极。把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化情况为（ ）A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定
1.传感器：能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置。
2.传感器的种类
：力传感器、磁传感器、声传感器等
：离子传感器、气体传感器等
：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等
3.传感器的基本部分
敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
4.传感器应用的一般模式
光敏电阻在被光照射时电阻发生变化。
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
光学量 → 电学量
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差； 随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小；有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大。
二、金属热电阻和热敏电阻
温度也能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能。金属热电阻和热敏电阻就是感知温度的敏感元件。
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。
热敏电阻：有些半导体在温度上升时导电能力增强。用半导体材料制作热敏电阻。
化学稳定性好、测温范围大
热学量 → 电学量
例题：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
金属导体在外力作用下发生机械形变（伸长或缩短）时，其电阻随着它所受机械形变的变化而发生变化。
力学量 → 电学量
四、电容式位移传感器（位移传感器）
在一个很小的矩形半导体（如砷化铟）薄片上，制作四个电极就成为一个霍尔元件。
定向移动的电荷受到方向平行于侧面向里的洛伦兹力的作用。在这个力的作用下，薄片两个侧面上会累积起正负电荷。 随着电荷积累，在内外侧面间会形成一个逐渐增强的电场。
定向移动的电荷同时受到洛伦兹力和电场力的作用。
当电场力增大到与洛伦兹力相等时，内外侧端面间就形成一个稳定的电场，此时两端面形成一个稳定的电压UH。这种现象称为霍尔效应，这个电压叫做霍尔电压。
磁学量 → 电学量
1．下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（ ）A．应变片是由导体材料制成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，输出的电压值也越大
2．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动头P在A端，滑动变阻器接入电路中有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑动头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量。若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系。
3．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中，电源的电动势E＝9.0V，内阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻r保持不变；R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化的关系如图乙所示。试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。闭合开关S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1＝2.25mA。则当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？
R＝－0.01875t＋4.25（kΩ） 120 ℃
4．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时（ ）A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱
5．将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将万用表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT（阻值随温度升高而降低）的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往R上擦一些酒精，表针将向________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________（填“左”或“右”）移动。
6．如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极。把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化情况为（ ）A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定
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