傳感器及其工作原理的教案
傳感器及其工作原理的教案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、 知道什么是傳感器
2、 了解傳感器的常 用元件的特征
【自主學(xué)習(xí)】
一、 傳感器：
傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等＿＿＿＿＿量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等＿＿＿＿量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。
傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過(guò)敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換＿＿＿＿信號(hào)，通過(guò)輸出部分輸出，然 后經(jīng)控制器分析處理。
常見(jiàn)的傳感器有：＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、力
傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳 感器等。
二、 常見(jiàn)傳感器元件：
1、 光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，光敏電阻能夠把＿ ＿＿＿＿
這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱。
�。�、金屬熱電阻和熱敏電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而＿＿＿＿，用金屬絲可以制作＿＿＿＿傳感器，稱為＿＿＿＿＿。它能用把＿＿＿＿這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。
熱敏電阻的電阻率則可以隨溫度的升高而＿＿＿＿或＿＿＿＿。
與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的＿＿＿＿＿好，測(cè)溫范圍＿＿＿，但＿＿＿＿較差。
�。�、電容式位移傳感器能夠把物體的＿＿＿＿這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為＿＿＿這個(gè)電學(xué)量。
�。�、霍爾元件能夠把＿＿＿＿＿＿這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量
【典型例題】
例一、 如圖所示，將萬(wàn)用表的選擇開(kāi)關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與一熱敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中間。若往Rt上擦一些酒精，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移動(dòng)；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移動(dòng)。
例二、傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器。當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極時(shí)，可使膜片產(chǎn)生形變，引 起電容的變化，將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)成閉合電路，那么（ ）
A、 當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小
B、 當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大
C、 若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化
D、 若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化
例三、如圖所示，有電流I流過(guò)長(zhǎng)方體金屬塊，金屬塊寬度為d，高為b，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直 于紙面向里，金屬塊單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，試問(wèn)金屬塊上、下表面哪面電勢(shì)高？電勢(shì)差是多少？（此題描述的是著名的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象）
【針對(duì)訓(xùn)練】
1、簡(jiǎn)單的說(shuō)，光敏電阻就是一個(gè)簡(jiǎn)單的＿＿＿＿＿傳感器，熱敏電阻就是一個(gè)簡(jiǎn)單的＿＿＿＿＿傳感器。
�。病� 為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個(gè)傳感器與電燈控制電路的相接。當(dāng)樓道內(nèi)有走動(dòng)而發(fā)出聲響時(shí)，電燈即與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為＿＿＿＿傳感器，它輸入的是＿＿＿＿信號(hào)，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是＿＿＿＿信號(hào)。
3、 如圖所示，是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容品的兩極，把這兩極接入外電路中的電流變化說(shuō)明電容值增大時(shí)，則導(dǎo)電液體的深度h變化為（ ）
A、 h增大
B、 h減小
C、h不變
D、無(wú)法確定
4、 如圖所示，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)（ ）
A、 R1兩端的電壓增大
B、 電流表的示數(shù)增大
C、 小燈泡的亮度變強(qiáng)
D、 小燈泡的亮度變?nèi)?/p>
5、 如圖所示，為一種測(cè)定角度的傳感器，當(dāng)彼此絕緣的金屬板構(gòu)成的 動(dòng)片與定片之間的角度 發(fā)生變化時(shí)，試分析傳感器是如何將它的這種變化轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的。
【能力訓(xùn)練】
1、關(guān)于光敏電阻，下列說(shuō)法正確的是（ ）
A、 光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量
B、 硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照射時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好
C、 硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照射時(shí)，載流子較少，導(dǎo)電性能良好
D、 半導(dǎo)體材料的硫化鎘，隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好
2、霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪兩個(gè)量（ ）
A、 把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換 為電阻這個(gè)電學(xué)量
B、 把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量
C、 把力轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量
D、 把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量
３、如圖所示是測(cè)定位移的電容式傳感器，其工作原理是哪個(gè)量的變化，造成其電容的變化（ ）
Ａ、電介質(zhì)進(jìn)入極板的長(zhǎng)度
�。�、兩極板間距
Ｃ、兩極板正對(duì)面積
�。摹O板所帶電量
４、如圖所示，Ｒ１、Ｒ２為定值電阻，Ｌ是小燈泡，Ｒ３為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，（ ）
�。�、電壓 表的示數(shù)增大
�。�、Ｒ２中電流減小
�。�、小燈泡的功率增大
�。�、電路的路端電壓增大
5、如圖所示，Ｒ３是光敏電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)Ｓ閉合后在沒(méi)有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射電阻Ｒ３時(shí)，則（ ）
�。�、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn) 電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)
�。�、Ｒ３的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)
�。谩ⅲ遥车碾娮枳冃�，a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)
�。�、Ｒ３的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)
6、有一電學(xué)元件，溫度升高時(shí)電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（ ）
A、金屬導(dǎo)體 B、絕緣體 C、半導(dǎo)體 D、超導(dǎo)體
7、如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況示意圖。現(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴�，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是（ ）
A、 如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯
B、 如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯
C、 如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化非常明顯
D、 如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作 ），讀數(shù)變化不明顯
8、圖是霍爾元件的工作原理示意圖，用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變化情況。以下說(shuō)法中正確的是（ ）[來(lái)源:]
A、 將永磁體的一個(gè)磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大
B、 在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平
C、 在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平
D、 改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化
9、如圖所示寬度為d，厚度為h的金屬板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流I通過(guò)金屬板時(shí)，在金屬板上側(cè)面A和下側(cè)面間產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)，若金屬板內(nèi)自由電子密度為n，則產(chǎn)生的電勢(shì)差U＝＿＿＿＿＿
【學(xué)后反思】
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