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常见传感器的工作原理及应用【教学目标】一、知识与技能1．知道传感器中常见的四种敏感元件：光敏电阻、热敏电阻、电阻应变片和霍尔元件。
2．通过实验，知道常见传感器的工作原理及应用。
二、过程与方法通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
三、情感、态度与价值观体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。
通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
【教学重点】知道传感器中常见的四种敏感元件：光敏电阻、热敏电阻、电阻应变片和霍尔元件。
【教学难点】知道常见传感器的工作原理及应用。
【教学过程】一、复习旧知1．传感器：能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置。
2．传感器的种类：①物理传感器：力传感器、磁传感器、声传感器等②化学传感器：离子传感器、气体传感器等③生物传感器：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等3．传感器的基本部分：敏感元件、转换元件敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
4．传感器应用的一般模式那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？二、学习新知（一）光敏电阻学生实验1：学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测量一只光敏电阻的阻值，实验分别在暗环境和强光照射下进行。
学生总结实验结果：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小。
师生总结：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
教师简单介绍：光敏电阻在光照射下电阻变化的原因。
有些物质，例如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
传感器原理与其在力学中的应用传感器（transducer/sensor）是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置。
传感器按输入信号分类可分为位移传感器、速度传感器、加速度传感受器、力/压力传感器等。
一、静力学传感器1．测力传感器——柱（筒）式力传感器图（一）为柱式力传感器，弹药性敏感元件为实心或空心的柱体（截面积为S，材料弹性模量为E），当柱体向受拉（压）力F作用时，在弹性范围内，应力σ与应变ε成正比关系。
图（一）轴向应变：横（周）向应变：应变片粘贴在弹性柱体外壁应力分布均匀的中间部分，沿轴向和周向对称地粘贴多片应变片。
贴片在柱面的展开位置及其在桥路中的连接如图所示（d）和(e)所示。
图（一）中作用力F在各应变片上产生的应变分别为全桥接法的总应变ε0为电桥输出电压为从而得到被测力F为2、应变片压力传感器原理与应用力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。
下面我们主要介绍这类传感器。
在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。
电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。
它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。
电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。
通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。
这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是 A/D转换和CPU）显示或执行机构。
第1节认识传感器第2节常见传感器的工作原理及应用学习目标要求核心素养和关键能力1.知道传感器的概念和工作原理。
2.知道光敏电阻、热敏电阻的特性和应用。
3.了解霍尔元件的原理。
4.会分析传感器在生产生活中的应用。
1.科学思维通过对传感器工作原理的理解，体会将非电学量转化为电学量的方法。
2.关键能力科学探究能力。
一、认识传感器1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。
通常是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。
4．传感器应用的一般模式【判一判】(1)传感器可以把非电学量转换为电学量。
(√)(2)传感器可以把力学量(如形变量)转变成电学量。
(√)(3)传感器可以把热学量转变成电学量。
(√)(4)传感器可以把光学量转变成电学量。
(√)二、光敏电阻1．特点：光照越强，电阻越小。
2．原理：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
3．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
三、金属热电阻和热敏电阻1．热敏电阻：用半导体材料制成。
可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻。
(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大。
(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小。
2．金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻。
【判一判】(1)光敏电阻的阻值随光线的强弱变化，光照越强电阻越小。
(√)(2)热敏电阻在温度升高时阻值变小。
(×)(3)金属热电阻在温度升高时阻值变小。
(×)(4)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低。
