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人教版高中物理选择性必修第二册
第五章第1节
认识传感器
物理也疯狂
目
录
contents
01
神奇的传感器
02
传感器的种类
03
传感器的组成与应用模式
玉兔号在月球上的工作离不开各式各样的传感器。其实，不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。要想知道这其中的道理，就要学习一些有关传感器的知识。
情境导入
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。
盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？
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。
磁信号 电路的通断
情境导入
传感器作用：代替、补充、延伸人的感觉器官
人体感官与传感器的类比
光传感器
湿度、气体传感器
声音传感器
味传感器
压力、温度传感器
视觉
嗅觉
听觉
味觉
触觉、温觉
神奇的传感器
传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、
嗅觉等功能相似。人类借助感觉器
官从外界获取信息，由神经系统
将信号传递给大脑，在人脑中将
这些信息进行处理，然后发出命令传
递给肌体，做出动作。如果用机器完
成这一过程，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”。实际上，有些传感器还具有“超人”的本领。这里所说的“超人”的本领是指传感器不仅可应用于高温、高压、辐射等恶劣环境，还可检测出人类五官不能感知的各种信息，如微弱的磁、电、离子和射线的信息等。利用传感器的这些本领，可以制成形形色色的机器人，承担人类难以直接完成的任务。
神奇的传感器
例1“声控—光控”开关
晚上，当我们进入黑洞洞的楼道时，一跺脚，楼道灯自动开启，但是这种情况在白天却不会发生。这是因为楼道的灯安装了“声控—光控”开关。
这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。只有环境的亮度低于某一个数值，同时声强高于某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。
神奇的传感器
例2 红外线传感器
一些宾馆安装了自动门，当人走近时，门会自动打开；当人离开时，门会自动关闭。原来，有的自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。
红外线传感器
神奇的传感器
例3 乙醇传感器
交通警察在检查司机是否酒后开车时，会让司机对着“便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度。这是因为检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。
神奇的传感器
1.传感器
它能够感知诸如力、温度、光、声、磁场、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。
传感器是指这样一类元件或装置：
力
温度
光
声
化学成分
非电学量
电学量
电压
电流
电路的通断
传感器
2.作用：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。
神奇的传感器
例1 (2023·山东聊城期中)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.传感器一定是把非电学量转换为电学量
C.传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地测量、传输、处理和控制
D.干簧管是通过磁铁靠近产生电磁感应实现自动控制的
√
神奇的传感器
例2 关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是 ( )
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
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A、B、D错误，C正确。
√
神奇的传感器
1.物理传感器
力传感器、磁传感器、声传感器
利用物质的物理特性或物理效应制作而成，
体温计——温度传感器
电子秤——压力传感器
利用电容传感器制成的干手机
利用压力、电容传感器制成的触摸屏
传感器的种类
2.化学传感器
离子传感器、气体传感器
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。
报警器—气体传感器
分析仪——离子传感器
利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器
传感器的种类
利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质
3.生物传感器
酶传感器、微生物传感器、细胞传感器
血糖仪——酶传感器
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
传感器的种类
例3 下列关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的说法正确的是
( )
A.物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业而不能用于化工领域
B.化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量
C.生物传感器的适用范围广，可在任意温度下工作
D.生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境有一定要求
√
传感器的种类
例4 一款 人脸识别机，当有人进入“人脸识别区”，大概 处时，摄
像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，下列哪一组传感器可
实现这一功能( )
A.声传感器和压力传感器 B.光传感器和位移传感器
C.速度传感器和温度传感器 D.压力传感器和加速度传感器
解析：根据题意，进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。
√
传感器的种类
例5 如图中关于传感器的应用，说法错误的是( )
A.干簧管是利用磁场来控制电路的通断
B.机器人的“眼睛”利用了光传感器
C.红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D.电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量
√
传感器的种类
汽车里的传感器
这些传感器是如何协调完成复杂的指令的？
传感器的组成与应用模式
1.传感器的核心部分——敏感元件、转换元件
敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分——完成检测。
转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分——完成转换。
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。
传感器的组成与应用模式
非电学量
需要被测量的物理量
敏感元件
转换元件
转换电路
电学量
能直接感受或响应外界被测非电学量
将敏感元件输出的信号转换成电学量
电学量信号放大
2.传感器的工作原理
传感器的组成与应用模式
3.信号的获取
数字式
指针式
4.应用模式
被测量
敏感元件
转换元件
传感器基本部分
电信号
信号调整与转换电路
显示器
执行机构
计算机
传感器的组成与应用模式
导学探究
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
传感器的组成与应用模式
想一想
以下工作中，你认为要用什么传感器
（1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋;
（2）电梯超出负载时，发出报警提示;
（3）使汽车排放符合国家标准的尾气。
温度传感器
压力传感器
气体传感器
传感器的组成与应用模式
传感器的组成与应用模式
第一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由内部的计算机安排它的动作。
第二代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。
第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。
传感器的组成与应用模式
例6 （多选）为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装
置，其原理如图所示。 为烟雾传感器，其阻值 随着烟雾浓度的改变
而变化，电阻 为可变电阻。车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致
两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是( )
A. 随烟雾浓度的增大而增大
B. 随烟雾浓度的增大而减小
C.若要提高报警灵敏度可增大
D.若要提高报警灵敏度可减小
√
√
传感器的组成与应用模式
例7 酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，其电阻
的倒数与酒精气体的浓度 成正比。如图所示的电路接在恒压电源上，
和 为定值电阻，则电压表的示数 与酒精气体浓度 的对应关系为
( )
A. 越大，表示 越大，但是 与 不成正比
B. 越大，表示 越大，而且 与 成正比
C. 越大，表示 越小，但是 与 不成反比
D. 越大，表示 越小，而且 与 成反比
√
传感器的组成与应用模式
认识传感器
神奇的传感器
传感器的组成与应用模式
传感器的种类
物理传感器
生物传感器
化学传感器
课堂小结
本节内容到此结束

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