1 第一节 传感器及其工作原理
教学目标：
1.知道什么是传感器，理解各类传感器的工作原理
2.知道光敏电阻特点及作用
3.掌握热敏电阻和金属电阻的特点及区别
4.理解霍尔元件的原理及作用会用得各类元件(热敏电阻、光敏电阻、霍尔元件等)设计简单的控制电路
教学重点：认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
教学难点：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理
教学方法：PPT课件，演示实验，讲授
教学用具：PPT课件,光敏电阻，干簧管等
教学过程：
（一）引入新课
教师：引导学生看教材55页“勇气号”火星探测器的彩色照片；列举生活中的一些自动控制实例，如遥控器控制电视开关、日光控制路灯的开关、声音强弱控制走廊照明灯开关等，激发学生学习兴趣，引出课题。
学生：列举自己知道的自动控制的其他实例。如当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开等等。
演示实验：
干簧管控制电路的通断: 如图，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭.
（演示实验1：干簧管传感器）
（演示实验1：干簧管传感器）（干簧管的实物及原理图）
学生对干簧管并不熟悉，因此才有了好奇。声光控开关在生活中很普及，所以又有亲切感 2 学生活动：
①当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动，而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止。冰箱的控制，是通过温度传感器实现的。
②楼梯道的电灯，晚上，有人经过楼道时，开关自动接通，灯就亮；白天，不管是否有人经过，开关都是断开的，灯总是不亮，这种开关用的就是声光传感器。
③为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报，这个小盒子就是烟雾传感器
（二）新课教学
1、什么是传感器
(1)．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。
气敏传感器及其
工作原理
指导老师：雷家珩
汇报者：周华
汇报时间：2011.11.2
1目录
•气敏传感器定义
•气敏传感器分类
•气敏传感器工作原理
•气敏传感器的应用
•气敏传感器研究现状与发展趋势
•参考文献
2
1 气敏传感器定义
气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号
的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，
根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情
况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
3
2 气敏传感器分类
半导体式气敏传感器
气敏传感器绝缘体气敏传感器
电化学气敏传感器光干涉式气敏传感器
热传导式气敏传感器
红外线吸收散式气敏传感
器
4电阻型
非电阻型
接触燃烧式型
电容式
恒电位电解式
伽伐尼电池式
3 气敏传感器工作原理
3.1 半导体气敏传感器工作原理
半导体气敏传感器(见图1,2)由气敏部分、加热丝及防爆网
等构成,它是在气敏部分的SnO
2、Fe
2O
2、ZnO
2等金属氧化物中添
加Pt、Pd等敏化剂的传感器。
半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧
化物)表面接触时,产生的电导率等物性变化来检测气体。半导
体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附
时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能
量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附
处(化学吸附)。
53.1 半导体气敏传感器工作原理
这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附
分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向
的气体有O
2和NO
x,称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件
的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而
成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H
2、CO、碳
氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。
图1 半导体气敏传感器结构图图2 半导体气敏传感器的符号表示
传感器及其工作原理
传感器
1 传感器及其工作原理
一、什么是传感器 (1)什么是传感器？ 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 (2)传感器的作用是什么？ 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
实验：
小盒子 A 的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是
把磁铁 B 放到盒子上面灯泡就发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。
盒子里有什么装置？(干簧管)
(1)干簧管
一、什么是传感器 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
电压 电流 传感器
电阻电容
酒 精 测 试 仪 自动门
自动干手机
火灾报警器
自动水龙头
二、光敏电阻 (1)光敏电阻的电阻率与什么有关？
光敏电阻的电阻率与光照强度有关。 (2)光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样 解释？ 光敏电阻受到光照时电阻会变小.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(3)光敏电阻能够将什么量转化为什么量？
光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量
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？ 不相同半导体材料的导电性能随温度升高而变小 金属导体的导电性能随温度升高而降低 (2)热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？ 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 (3)热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为 什么量？
高中物理选修3﹣2同步习题集
第 1 页 第6章 传感器 6.1 传感器及其工作原理 (时间：25分钟)考点一 对传感器的认识 1. 传感器担负着信息采集的任务，它可以( ) A．将⼒学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量 C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成⼒学量 2. 关于⼲簧管，下列说法正确的是 ( ) A．⼲簧管接⼊电路中相当于电阻的作⽤ B．⼲簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C．⼲簧管接⼊电路中相当于开关的作⽤ D．⼲簧管是作为电控元件以实现自动控制的 3. 如图所⽰，是电容式话筒的⽰意图，它是利⽤电容制成的传感器，话筒的振动膜前⾯有薄薄的⾦属层，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，从而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是电容器两板间的 ( ) A．距离变化 B．正对⾯积变化 C．电介质变化 D．电压变化 考点二 对光敏电阻的认识及电路分析 4. 如图所⽰是利⽤硫化镉制成的光敏电阻自动计数的⽰意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是 ( ) A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小 B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大 C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小 D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大 5. 如图所⽰，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当⽤光照射电阻R3时，则( ) A．a点电势高于b点电势 B．a点电势低于b点电势 C．a点电势等于b点电势 D．a点电势和b点电势的大小无法比较 6. 如图所⽰，将⼀光敏电阻接⼊多⽤电表两表笔上，将多⽤电表的选择开关置于欧姆挡，⽤光照射光敏电阻时表针的偏⻆为θ，现⽤手掌挡住部分光线，表针的偏⻆变为θ′，则可判断( ) A．θ′＝θ B．θ′θ D．不能确定 考点三 对热敏电阻、金属热电阻的认识及电路分析 7. 如图所⽰是观察电阻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 6.1 传感器及其工作原理
