第三章传感器3.1_3.2传感器温度传感器和光传感器课件教科版选修3_2.ppt

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1、1 传感器 2 温度传感器和光传感器,第三章 传感器,学习目标 1.了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代的作用与意义. 2.了解热敏电阻、敏感元件的特性. 3.了解几种温度传感器及光传感器的原理.,内容索引,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、传感器 1.定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的 的器件或装置. 2.组成：一般由 和 组成. (1)敏感元件：将要测量的 变换成易于测量的物理量，形成. (2)处理电路：将敏感元件输出的 转换成便于显示、记录、处理和控制的 .,电信息,敏感元件,处理电路,非电信息,电

2、信号,电信号,电学量,3.敏感元件的原理 (1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等 ； (2)化学类：基于 的原理； (3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子 功能.,物理效应,化学反应,识别,二、温度传感器 1.分类 (1)热双金属片温度传感器. (2)热电阻传感器. (3)热敏电阻传感器. NTC型：电阻值随温度升高而 . PTC型：电阻值随温度升高而 . 2.作用 将 变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量.,减小,增大,温度,三、光传感器 1.原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生 或，实现 向电信号的转化. 2.作用：感知 的变化或

3、的变换，使“机器”作出反应.,电流,电压,光线,场景,光信号,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)传感器可以把非电学量转化为电学量.( ) (2)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大.( ) (3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用.( ) (4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小.( ),答案,2.如图1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，电流表的读数 (填“变大”或“变小”)，小灯泡的亮度 (填“变亮”或“变暗”).,答案,图1,变小,变亮,重点探究,导学探究 当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的

4、？,一、传感器,答案,答案 人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门.,知识深化 1.传感器的原理：,非电学量,传感器 (敏感元件、转换器件、转换电路),电学量,2.在分析传感器时要明确： (1)核心元件是什么； (2)是怎样将非电学量转化为电学量的； (3)是如何显示或控制开关的.,解析 把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大.把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小.,例1 如图2是一种测定油箱油量多少或变化多

5、少的装置.其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的 一端.在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过 观察电压表示数可以了解油量情况.若将电压表分别接在 b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数 如何变化？,图2,答案,解析,答案 见解析,导学探究 如图3所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央.若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？,二、温度传感器,图3,答案,答案 由于酒精蒸发，热敏电阻RT温度降低，电阻值

6、增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，表针将向右偏.,知识深化 1.温度传感器的作用：将温度的变化转换为电学量的变化. 2.常见的温度传感器 (1)热双金属片温度传感器 原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路的通断. 应用：日光灯启动器，电机、电冰箱保护等.,(2)热电阻传感器 原理：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，当外界温度t发生变化时，其电阻值按RR0(1t)的规律变化(为温度系数，R0为t0 时导体的电阻). 应用：测温度、测流量等. (3)热敏电阻传感器 原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变

7、化. 应用：测温、温度控制或过热保护等. 分类：正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻随温度升高而增大. 负温度系数的热敏电阻(NTC)，它的电阻随温度的升高而减小.,例2 (多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图4所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器.当环境温度降低时 A.电容器C的带电荷量增大 B.电压表的读数增大 C.电容器C两板间的电场强度减小 D.R1消耗的功率增大,答案,解析,图4,解析 当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I 知I变小，又UEIr，电压表的读数U增大，B正确； 又由

8、P1I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，D错误； 电容器两板间的电压U2UU1，U1IR1，可知U1变小，U2变大，由场强E ，QCU2可知，Q、E都增大，故A正确，C错误.,导学探究 如图5所示为光电式烟尘浓度计的原理图，请阅读教材，然后简述其工作原理.,三、光传感器,图5,答案,答案 光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线.一路光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号.另一路光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸收或散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱.两路光线分别转换成电压信号U1

9、、U2，如果U1U2，说明被测的光路上没有烟尘；相反，如果U1、U2相差较大，说明烟尘较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度.,例3 (多选)如图6所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时 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,图6,答案,解析,解析 当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误. 因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减

10、小，故B项正确. 结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确.,含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤： (1)明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光照强度)的增加是增大还是减小. (2)分析整个回路的电阻的增减、电流的增减. (3)分析部分电路的电压、电流如何变化.,达标检测,解析 大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A错，B对； 传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故C错； 水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D错.,1.(对传感器的理解)关于传感器，

11、下列说法正确的是 A.所有传感器都是由半导体材料制成的 B.金属材料也可以制成传感器 C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D.水银温度计是一种传感器,答案,解析,1,2,3,解析 滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果.,2.(光敏电阻的特性)如图7所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L中间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是 A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B.当滑动触头P向

12、左移动时，L消耗的功率减小 C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变 D.无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变,答案,解析,1,2,3,图7,解析 如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错； 如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C对，D错.,3.(热敏电阻的特性)如图8所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是 A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B.如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显 D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显,答案,解析,1,2,3,图8,