传感器及其工作原理【精制材料】
43页1、传感器及其工作原理,1,行业相关,一、什么是传感器,阅读课本思考问题:,(1)什么是传感器?,(2)传感器的作用是什么?,传感器是指这样一类元件:它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量,或转化为电路的通断,传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断,从而实现很方便地测量、传输、处理和控制,2,行业相关,非电学量传感器电学量,角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照,传感器,电压 电流 电阻 电容,一、什么是传感器,3,行业相关,阅读课本,思考问题:,(1)光敏电阻的电阻率与什么有关?,(2)光敏电阻受到光照时会发生什么变化?怎样解释?,(3)光敏电阻能够将什么量转化为什么量?,光敏电阻的电阻率与光照强度有关。,光敏电阻受到光照时电阻会变小.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;随着光照增强,载流子增多,导电性能变好,光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量,二、光敏电阻,4,行业相关,阅读课本,思考问题:,三热敏电阻和金属热电阻,(1)金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同?,
2、(2)热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点?,(3)热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量?,不相同,金属导体的导电性能随温度升高而降低,半导体材料的导电性能随温度升高而变好,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,将热学量(温度)转化为电阻这个电学量,5,行业相关,电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。,插入电介质,电容增大,6,行业相关,一个确定的霍尔元件的d、k为定值,再保持I不变,则UH的变化就与B成正比。这样,霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。,四霍尔元件,7,行业相关,有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是( ),AC,课堂练习,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用黑纸包住元件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
3、定是光敏电阻 D用黑纸包住元件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,8,行业相关,6.2 传感器的应用,9,行业相关,传感器应用的一般模式,思考、为什么要经过放大转换电路?,1)传感器输出的信号相当微弱,难以直接带动执行机构去实现控制;,2)输出的信号进行远距离传送时,为了抵御外界干扰,必须先将信号转换为其他的电信号。,10,行业相关,力传感器的应用电子秤,11,行业相关,(1)测物体的质量,12,行业相关,1、电子秤使用的测力装置:力传感器,力传感器的应用电子秤,2、常见的一种力传感器:,应变片是一种敏感元件,多用半导体材料制成,3、力传感器的工作原理:,两个应变片的形变引起电阻变化,致使两个应变片的电压差变化,力F越大,电压差就越大。,13,行业相关,温度传感器的应用电熨斗,1、电熨斗中的温度传感器对温度的控制:,1)达到设定温度后将不再升温;,2)使用中温度降低后自动升温到设定温度;,3)根据衣物不同设定不同的温度。,2、电熨斗中的传感器:双金属片温度传感器,3、电熨斗的结构:,上层金属片的热膨胀系数大于下层的金属片。,14,行业相关,15,行业相关,作
4、用:控制电路的通断,双金属片温度传感器,思考:双金属片温度传感器的作用是什么?,实验研究:报废的日光灯的启动器,去掉外壳,在充有氖气的玻璃泡内,可以看到一个U形的双金属片(动触片),其旁边有一根直立的金属丝(静触片)。,常温下两触片处于分离,敲碎玻璃泡,用火焰靠近双金属片,其形状发生变化,并与直立的金属丝接触;移走火焰,双金属片恢复原状,两者分开。,相当于一个由温度控制通断的开关,16,行业相关,电熨斗中的双金属片工作原理,根据热胀冷缩,利用两种金属的膨胀性能的不同,常温下两触点接触,电路连通,电热丝加热。升温后双金属片形状发生变化,上层比下层膨胀大,双金属片向下弯曲,两触点处于分离,电路断开,电热丝停止加热。这样不断循环,实现自动控制温度的目的。,常温下,上、下触点应是接触的还是分离的?当温度过高时,双金属片将怎样起作用?,17,行业相关,电熨斗中的双金属片工作原理,熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,这是如何使用调温旋钮来实现的?,根据衣物的不同,调节调温旋钮,使升降螺丝上下移动,带动弹性铜片的升降,从而改变了两触点接触的难易程度,实现控制温度不同的目的。,18,行业相关
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