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第1节 认识传感器
第五章
人教版（2019）选择性必修二
CONTENTS
目录
神奇的传感器
01
传感器的种类
02
传感器的组成与应用模式
03
学以致用提高练习
04
问题1：喝酒不开车，开车不喝酒。在城市街区我们经常能看到交警拿一根“闪烁棒”查酒驾，这是什么原理呢？
问题2：我们经常在商场，酒店，写字楼等场所有一种玻璃门，当人靠近时会自动打开，这又是什么原理呢？
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知识讲解
课堂小结
随堂练习
布置作业
思考与讨论：小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关。如果把磁体 B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁体移走，灯泡熄灭。盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？
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原理演示：
一、神奇的传感器
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原理：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关的作用。
1.干簧管： 是一种能够感知磁场的传感器
2.传感器
（1）定义
在现代技术中，传感器（sensor）是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，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）传感器的作用
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。
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3.人的感觉器官与传感器的类比
视觉
嗅觉
触觉、温觉
味觉
听觉
光传感器
湿度传感器
气体传感器
味传感器
声音传感器
温度传感器
压力传感器
计算机相当于人的大脑，执行机构相当于人的肌体，传感器就相当于人的“五官”。
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布置作业
思考与讨论1：传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方使用了传感器？
路灯使用光电传感器,水龙头、自动门使用红外线传感器，日光灯、冰箱、电饭锅空调器使用温度传感器，起着自动控制的作用，手持体温计利用的是红外温度传感器。
思考与讨论2：请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器要起什么作用？
①家中厨房天然气。家中使用天然气具有一定的危险性，应安装气敏传感器，可在天然气泄漏时起到报警作用
②房间消防烟雾报警器。当意外发生火灾时，消防烟雾报警器可以提前或者及时通知火警，能最大化保障人民生命财产安全。
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二、传感器的种类
1.物理传感器：根据物理特性或物理效应制作而成的传感器。
例如力传感器、磁传感器、声传感器、电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等。
利用压力传感器制成的电子秤
利用温度传感器制成的电子体温计
利用光学传感器制成的手机解锁键
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2.化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。如离子传感器、气体传感器等化学传感器。
利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器
利用离子传感器制成的负氧离子传感器
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3. 生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。
利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪
利用生物传感器制成的心率仪
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4.智能手机的传感器
传感器原理各异，分类方法也不同。
①根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；②根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
问题：这些传感器是如何协调完成复杂的指令的？
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三、传感器的组成与应用模式
1. 传感器的组成
（1）传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成，它们分别完成检测和转换两个基本功能。
（2）敏感元件
能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；
（3）转换元件
将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
注意：并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。
这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如，热电偶、压电晶体等都是这种形式的传感器。
热电偶温度计
压电晶体晶体片
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2.传感器的工作原理
非电学量（需要被测量的物理量）
敏感元件（能直接感受或响应外界被测非电学量）
转换元件（将敏感元件输出的信号转换成电学量）
转换电路(电学量信号放大)
电学量
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3.传感器应用的模式
电信号
被测量
敏感元件
转换元件
信号调整与转换电路
计算机系统
显示器（指针式电表或数字屏）
执行机构
传感器基本部分
传感器的特点（优点）：
易测量、易传输、易处理、易控制
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4.话筒
话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个全属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗
敏感元件
振动膜片
转换元件
固定电极
转换电路
电阻电源
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科学漫步
机器人
1920 年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小说中构思了一个机器人，名字叫Robot。它可以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种愿望。
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认识传感器
传感器定义、作用
传感器的分类
物理传感器：根据物理特性或物理效应制作而成的传感器
化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号
生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质
传感器的组成与应用模式
敏感元件、转换元件
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四、学以致用提高练习
1.(多选)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
答案 ABC
解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件,故选项A、B、C对,D错。
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布置作业
2.关于传感器,下列说法正确的是(　　)
A.所有传感器都是由半导体材料制成的
B.金属材料也可以制成传感器
C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D.水银温度计是一种传感器
答案 B
解析 传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等,A错误,B正确;传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,C错误;水银温度计根据热胀冷缩来测量温度,不是传感器,D错误。
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布置作业
3.关于传感器工作的一般流程，以下选项中正确的是（　　）
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
【答案】C
【解析】传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。故选C。
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布置作业
4.(多选)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻。当照射光强度增大时(　　)
A.电压表的示数增大 B.R2中电流减小
C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压增大
【答案】ABC
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布置作业
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布置作业
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布置作业（再见）

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