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第一节 传感器及其工作原理
粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册
第五章 传感器
第二节 传感器的应用
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
思考：日常生活中，为什么电饭煲能自动加热和保温，而不会把饭烧焦？其实这要归功于现代传感器技术的发展和应用。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
农贸市场上，用于称重的杆秤已被更为灵敏的电子秤(如图所示)替代。电子秤受到重物的压力，内部的称重传感器就会把受到的压力大小这一信息转化为电信号，并对电信号进行处理后，显示出对应重物质量的相应数字。
像称重传感器这种能够感受到被测量的信息，并将其按照一定的规律转化为可用信号的器件或装置，称为传感器。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
1、传感器是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、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。
2、传感器的组成：由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
敏感元件：直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于被测量的物理量。
转换元件：将敏感元件输出的物理量转换为便于显示、记录、处理和控制的电学量。
转换电路：将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
如图所示，将电容式话筒与电阻串联，用电压表测量电阻两端的电压。闭合开关后，对着话筒说话。
思考1：当说话的音量变化时，观察电压表的示数如何变化。
思考2：分析电容式话筒是怎样把声音信号转换成电信号的。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
实验中，电容式话筒的关键部件是由振动膜片和固定电极组成的，相当于一个电容器。当声波信号使振动膜片振动时，振动膜片和固定电极的距离发生变化，使电容的大小也发生相应的变化，电阻两端的电压也随之发生变化。由此，话筒就把声音信号转换成了电信号。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
实验中，声波是被测量，声波传到振动膜片上，振动膜片是敏感元件，振动膜片和固定电极组成的话筒是转换元件，电源、电阻组成的是转换电路，电压表测得的电压是电学量，三个部分组成了一个传感器，如图所示。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
传感器的种类繁多，涉及多个学科领域，如一辆小汽车就用上多种传感器，如图所示。
根据检测量的不同，传感器可以分为物理传感器、化学传感器和生物传感器等。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
1、物理传感器：
压电传感器、光电传感器、
加速度传感器、温度传感器等
什么是传感器
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传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
2、化学传感器：半导体气体传感器、
湿敏传感器、离子传感器等。
利用电化学气体传感器制成的
可燃气体报警器
什么是传感器
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传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
3、生物传感器：酶传感器、
细胞传感器、免疫传感器等。
利用葡萄糖生物传感器制成的
血糖仪
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传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
1、温度传感器：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的变化来实现温度的测量。
2、常见温度传感器的敏感元件：热敏电阻、热电偶、热双金属片等。
热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性来实现温度测量。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
实验中选用不同的热敏电阻，可能呈现出不同的温度特性。根据温度特性的不同，热敏电阻可分为三类:
正温度系数热敏电阻，它的阻值随温度的上升而增加;
负温度系数热敏电阻，它的阻值随温度的上升而下降;
临界温度系数热敏电阻，它的阻值在很小的温度范围内急剧下降
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
1、光敏传感器：一种能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转化成电信号的传感器。
2、光敏传感器的敏感元件：光敏电阻。
光敏电阻是光电传感器的敏感元件，如图所示。大多数的光敏电阻由半导体材料制成。
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
实验表明，无光照射时，光敏电阻的阻值较大；
有光照射时，光敏电阻的阻值较小.并且随光照的增强而减小。
1、生活中的传感器
温度传感器
红外线传感器
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
压力传感器
手机中的传感器
1、生活中的传感器
自动灌溉系统：湿度传感器
自动化温室种植：温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、光敏传感器
2、农业生产中的传感器
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
新课引入
温度传感器
光电传感器
传感器的应用
自动化控制
安全检测
2、工业生产中的传感器
什么是传感器
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传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
2、航天航空中的传感器
什么是传感器
传感器的分类
传感器的原理
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温度传感器
光电传感器
传感器的应用
1、（多选）关于传感器的作用，下列说法正确的是(　　)
A.传感器一般是把非电学量转换为电学量或转换为电路的通断
B.传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C.传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制
D.电磁感应是把磁学量转换成电学量，所以电磁感应也是传感器
AC
课堂练习
2、许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺。在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类(　　)
A.物理传感器
B.化学传感器
C.生物传感器
D.温度传感器
C
课堂练习
3、额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据。某同学在实验室中用图1所示电路验证额温枪测量温度的准确性，已知电源电动势E＝1.5 V，内阻忽略不计，R0＝15 Ω，热敏电阻的阻值与温度的关系如图2所示，则：
(1)温度越高时，电压表示数________(填“越大”或“越小”)；
(2)闭合开关后，发现电压表示数为0.45 V，
则热敏电阻此时的温度为_________________________℃(保留1位小数)。
越大
40.0(39.8～40.0均可)
课堂练习
课堂练习
4、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图(a)所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图(b)所示。下列判断正确的是(　　)
B
A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C
5、传感器的种类多种多样，其性能也各不相同。空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作。空调机内使用的传感器是(　　)
A.生物传感器
B.红外传感器
C.温度传感器
D.压力传感器
课堂练习
6、图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得。当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的是(　　)
D
A.电路中电阻越大 B.电路中电阻不变
C.电路中电流越小 D.电路中电流越大
课堂练习
BC
A.若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向下移
B.若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移
C.增大电源电压，会使报警的临界温度降低
D.增大电源电压，会使报警的临界温度升高
7、（多选）某学习小组研究学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，报警电铃响起，则下列说法正确的是(　　)
课堂练习

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