探测传感器原理

1. 探测传感器原理 教学目标： １、了解传感器的概念，知道传感技术在生活生产中的应用。 ２、知道热敏传感器可以把温度变化转换成电阻或电压的变化，了解温度传感器工作原理。 ３、了解生活生产中哪些领域应用什么传感器可以实现自动控制。

2. 一、认识传感器 １、什么是传感器 传感器就是测量和探索自然界各种参数的检测元件。 ２、传感器的工作原理

3. 3、传感器分类

4. ４、探究温度传感器原理 （1）温度传感器:是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度变化来实现温度测量。 （2）实验操作与收集数据 器材介绍

5. （3）数据分析与论证： 　　热敏电阻：一般由金属或半导体材料制成，其电阻值随温度变化非常明显。 a.在工作温度范围内，正温度系数热敏电阻，其Ｒ－t图线是Ｒ随温度t上升而增大。 b.负温度系数热敏电阻，其Ｒ－t图线是Ｒ随温度t上升减小。 讨论与交流：如图，因

6. （4）热敏电阻传感器的分类、优点和应用。

7. （2）光敏电阻在有光照时电阻非常小（一般在　 级），在无光照时电阻非常大，（一般在　 级）。 ４、探究温度传感器原理 （1）光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，它可以把光照强弱转换为电阻大小的电学量，从而做成光电传感器，如光电池、光电二极管、光电三极管。

8. 氖泡 U形动触片 静触片 图1 二、传感器的应用 例１：日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？ 解析：日光灯启动器结构如图1所示，内有一双金属片，热膨胀系数不同。开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使U形动触片受热膨胀向外延伸，碰到静触片接触，电路接通；温度降低时，U动触片向里收缩，离开触点，切断电路。

9. 弹簧 衔铁 触头 热敏电阻 电铃 图2 例２：给你如下器材：热敏电阻、电铃、电源继电器，滑动变阻器，开关和导线若干。试从所给器材中选用一些器材制作一个高温自动报警器，要求是：不必要的器材尽量不用，画出电路图。 解析：选择热敏电阻、电铃、电源继电器及导线若干，连接电路如图2。 原理：当温度升高，热敏电阻电阻减小，螺线管中电流增大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下，与触头接触，含电铃电路闭合，电铃鸣响报报警。

10. A 信号处理系 统 R1 图3 R2 例3：如图3所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上物品，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、R1、R2信号处理系统图3 （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记数一次 （D）信号处理系统每获得一次高电压就记数一次

11. A 信号处理系 统 R1 图3 R2 解析：光敏电阻自动计数器原理图如上，当传送带上没有物品挡住由A射出的光信号时,光敏电阻阻值变小，由分压规律知供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射出的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号系统的电压变高并记数一次。这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字,实现自动计数的功能。故上题应选A、D。

12. 零线 ······· 火线 衔铁 触点 光电管 图4 S 例４：给你光电管、电磁继电器、直流电源、开关、照明电路、路灯及导线，设计一个用于街道的路灯自动控制开关，达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果，并说明设计原理。 解析：设计电路如图4，当光照加强时，光电管电阻变小，通过线圈的电流变大，电磁铁磁性变强，把衔铁吸下，脱离触点，照明电路断开，灯熄灭；当光照减弱时，光电管电阻变大，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧弹回与触点接触，照明电路接通，灯亮。因此就可做到日出灯熄，日落灯熄。

13. 振动膜 金属板 金属膜 外电路 图5 例５：如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（ 　） （A）距离变化 （B）正对面积变化 （C）介质变化 （D）电压变化 解析：这个声电传感器又可归到电容传感器中。由题意对着话筒说话时，振动膜前后振动，则金属层和金属板间距离改变，即电容器两极板间距改变，故导致电容变化的原因可能是容器两极间的距变变化，选A。

14. （风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大小有关），细金属丝与电阻丝在 点接触，已知风力方向水平向左，OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数为 ，此时风力大小为F，试写出： ①风力大小F与θ的关系式； ②风力大小F与电流表示数 的关系式。 ③此装置所测定的最大风力是多少？ 三、作业：