高中物理：6.1《传感器及其工作原理》学案(2)(新人教选修3-2).doc

传感器及其工作原理
一、要点扫描
1、对传感器的认识
传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等)转换成易于测量、传输、处理的电学量或电路的通断的一种组件,即转换时可以分成两类:一类是模拟量,如电阻、电压、电流等,便于计量,光敏电阻就属于这一类;另一类是开关量,如电路的通与断,便于实现控制的功能,干簧管就属于这一类。
2、几种常见传感器元器件
(1)光敏电阻
光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化,能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
(2)热敏电阻
热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
热敏电阻与金属热电阻的异同:
金属热电阻
热敏电阻
阻值随温度的变化关系
随温度升高阻值变大
一般随温度升高阻值变小
制作材料
金属
半导体(金属氧化物)
优点
化学稳定性好,测温范围大
灵敏度高
缺点
灵敏度差
化学稳定性差,范围小
1
2
0
T
R
图1
图1为电阻——温度特性图线,其中1为金属电阻,2为热敏电阻。可以看出,热敏电阻的阻值随温度变化非常明显。
图2
(3)霍尔元件
MN间的霍尔电压,其中k、d为定值,若保持I恒定,则UH的变化就与B成正比,即能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
(4)电容器
电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量(如角度、位移、深度等)的变化能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化,即能够将其它物理量转换成电容这个电学量。
图4
图3
图5
图6
改变S测角度θ改变S测高度h 改变d测压力F 改变ε测位移x
(5)滑动变阻器
如果某一物理量(如质量、位移等)的变化能引起滑动触头的移动,从而改变触头与其中一端的电阻或电压的变化,,通过测量电阻或电压,就能测定上述物理量的变化,即能够将其它物理量转换成电阻或电压这些电学量。
二、典例解析
图7
【例1】如图7所示,将万用表的选择开关置于“欧姆档”,再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt的两端相连,,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).
【解析】(PTC).阻值随温度的升高而减小的我们称之为负温度系数热敏电阻(NTC),若往Rt上擦一些酒精,由于酒精蒸发吸热,热敏电阻Rt温度降低,电阻值增大,所以电流减少,欧姆表的表盘刻度最右侧为0Ω,最左侧为最大值,所以指针应该向左偏;用吹风机将热风吹向电阻,电阻Rt温度升高,电阻值减少,电流增大,指针向右偏
【答案】左右
【例