9.2 常见传感器的工作原理 课件 -2026-2027学年高二下学期物理沪科版选择性必修第二册

常见传感器的工作原理 1 回顾：什么是传感器？ 敏感元件 被测量 转换元件 变换电路 电信号 辅助电源 传感器 非电学量 电学量 2 温度传感器的测温原理 热敏电阻 温度传感器 温度信息 电信号 3 敏感元件——热敏电阻 正温度系数 PTC 负温度系数 NTC 临界温度电阻 CTR 4 热敏电阻的阻值随温度变化的特点 温度（℃） 电阻值（Ω） 11.5 10.0 19.0 6.5 29.0 4.3 56.5 2.9 70.5 2.3 NTC电阻 酒精灯 温度计 数字式多用表（欧姆档） 负温度系数（NTC） 5 热敏电阻的阻值随温度变化的特点 负温度系数（NTC） NTC 热敏电阻的阻值随温度上升不断减小 电涌后备保护器 6 电阻值 11.5 19 29 56.5 70.5 10 6.5 4.3 2.9 2.3 温度（℃） NTC阻值（Ω） 电阻值 温度（℃） NTC阻值（kΩ） 热敏电阻的阻值随温度变化的特点 正温度系数（PTC） 热水器的温度保护器 冰箱的PTC启动器 PTC 热敏电阻的阻值随温度上升不断增大 7 电阻值 温度（℃） PTC阻值（Ω） 热敏电阻的阻值随温度变化的特点 临界温度电阻（CTR） CTR热敏电阻的阻值则在某个温度附近会发生急剧变化 温控开关 8 电阻值 温度（℃） CTR 阻值（Ω） 温度传感器的测温原理 热敏电阻 温度传感器 温度信息 电信号 9 思考：火警报警电路的工作原理 如图所示是一火警报警电路的示意图，其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器，其电阻率随温度的升高而增大。电源两极之间连接报警器，报警器两端电压变大时，报警器报警。 此报警电路是如何工作的呢？ 温度升高， R3值增大 回路中电流减小 内电压U内=Ir减小 外电压U外=E-Ir增大 报警器两端电压增大，报警 报警器 A R1 r 火灾时温度升高，热敏电阻R3阻值变大，导致报警器两端的电压变化了。 10 探测管 磁传感器测磁感应强度的原理 霍尔元件 11 I I I I ＋ － v v f － － － － － － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ f － － － － － － － － － － － － － － － 两侧产生电势差 B B 霍尔元件和霍尔效应 磁感应强度 电信号 12 力传感器的测力原理 悬臂梁 电子台秤和实验用的力传感器 13 应变片b 应变片a 悬臂梁和应变片 拉伸 电阻变大 压缩 电阻变小 应变片 悬臂梁 固定端 受力端 F 力信号 电信号 14 气体探测器 矿用一氧化碳探测器 防爆燃气探测器 酒精测试仪 15 气敏传感器测气体浓度的原理 各类气敏传感器 酒精测试仪 1 半导体型 当接触的气体中乙醇气体的浓度增加，它对外呈现的电阻值就降低。 2 电化学型 在两个电极上所产生的电压与采集到的酒精气体浓度成正比。 气体浓度 电信号 16 压电陶瓷片 麦克风拆解图 麦克风咪头 压电陶瓷片 17 用压电陶瓷片制作传感器的原理 1 实验探究一 你观察到了什么现象呢？ 当有外力作用时，压电陶瓷片两端会产生电压。 18 用压电陶瓷片制作传感器的原理 2 实验探究二 压电陶瓷只能进行动态测量，无法完成静态测量。 在压电陶瓷片受到的外力发生变化时，压电陶瓷片两端会产生电压。 19 用压电陶瓷片制作传感器的原理 某些晶体在变化的外力作用下，表面会出现等量异号电荷，外力稳定或撤去外力后， 表面又恢复电中性，这种现象称为压电效应。 压电陶瓷片 结构示意图 20 常见传感器的工作原理 1 温度传感器的测温原理 2 磁传感器测磁感应强度的原理 3 力传感器的测力原理 4 气敏传感器测气体浓度的原理 5 用压电陶瓷片制作传感器的原理 21 智慧地球 22 作 业 1. 思考哪些家用电器使用了传感器； 2. 完成作业练习。 23 录音 com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 17.5.1 (Build 21F90)) $