物理选择性必修 第二册常见传感器的工作原理及应用教学ppt课件

这是一份物理选择性必修 第二册常见传感器的工作原理及应用教学ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了第一部分，光传感器，ABC，第二部分，热传感器，第三部分，力传感器，第四部分，磁传感器与位移传感器等内容，欢迎下载使用。
主题(二) 热传感器
主题(一) 光传感器
主题(三) 力传感器
第2节 常见传感器的工作原理及应用
主题(四) 磁传感器与位移传感器
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，或转换为电路的通断的仪器。
那传感器中的敏感元件是如何感知非电学量从而将其转化为电学量呢？
什么材料对这些信号敏感呢？
把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极。
3.探究光传感器的特性：
半导体材料中的载流子（自由电子和空穴）浓度增加
注意：某些半导体材料对光非常敏感，所以称作光敏电阻.
【典例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计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【典例2】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
电阻率随温度的升高而增大。
电阻率随温度的升高而降低。
2.探究半导体电阻的特性：
结论：温度升高，半导体电阻的阻值显著减小。
半导体电阻—温度特性曲线
金属电阻与半导体电阻的对比
特性：金属热电阻的阻值会随着温度的升高而______，具有正温度系数
特性：热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_____，具有负温度系数
半导体材料对温度更敏感,但是持续加热就变为了导体
温度提高，一些电子挣脱原子核的束缚变为自由电子。
思考：为什么半导体材料对温度更敏感？
而电子原来的位置就变为空穴，这些空穴相当于带正电荷粒子
一旦半导体接进电路，形成电场，自由电子沿着空穴前进，相当于正负电荷都在移动形成电流
温度越高，挣脱的自由电子就越多，导电能力越强。
结论：温度升高，热敏电阻的阻值显著减小。
①半导体材料对温度更敏感，由半导体材料制成的电阻称作的热敏电阻；金属材料制成的叫金属热电阻。
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。
②当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。
①给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。
③当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。
④通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
油位高→电阻大→灯不亮
【典例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
拉力→L变长→S变小→电阻变大
压力→L变短→S变大→电阻变小
半导体材料的压阻效应。
当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率会发生明显变化的现象，称为压阻效应。
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。
【典例4】有电流 I 流过长方体金属块，金属块高度为d，宽为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场由前向后穿过金属，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
当qE=qvB时，U最大
思考：利用霍尔元件我们能制作怎么样的传感器？
四、磁传感器与位移传感器
思考：用什么元件能设计一个位移传感器？
③测量 的传感器
④测量 的传感器
②测量 的传感器。
①测量 的传感器。
【典例5】传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（ ）A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B．当F向上压膜片电极时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
传感器就是人工智能机器人的眼睛、鼻子、耳朵舌头、皮肤等五官。
甚至能创造一些人类没有的器官。比如能够感受外界磁场变化的霍尔元件，能够感受红外线的红外仪等。
思考：传感器相当于人工智能机器人的什么？
【练习1】非触摸式自动感应水龙头如图所示,其应用的传感器是(　　)A.压力传感器B.光电传感器C.生物传感器D.温度传感器
【练习2】(多选)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
【练习3】如图甲所示,光敏电阻R2上加上如图乙所示的光照,那么R2两端的电压变化是下列图中的(　　)