资源简介

(共36张PPT)
1　认识传感器
素养 目标定位
目标素养
1.了解传感器的定义,感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义
2.知道将非电学量转化为电学量的意义
3.知道传感器的组成与应用模式
知识概览
课前 基础认知
一、神奇的传感器
1.传感器的定义。
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。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量,或转换为电路的通断。
2.非电学量转换为电学量的意义。
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。
微判断 (1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。
(　　)
(2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。(　　)
(3)传感器只能感受温度和光两个物理量。(　　)
(4)传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量。(　　)
×
√
×
×
二、传感器的种类
1.按学科划分。
(1)物理传感器:利用物质的物理特性或物理效应制作而成的传感器,如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。
(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的传感器,如离子传感器、气体传感器等。
(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的传感器,如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。
2.物理传感器。
分类情况 常见传感器
按被测
量划分 声传感器、光传感器、压力传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器等
按工作原
理划分 电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、热电式传感器、压电式传感器、磁电式传感器等
微思考1 在门口前面放置一障碍物,会发现门不停地开关,这是由于在门上装有什么传感器
提示:在门口前面放置一障碍物,门不停地开关,说明门口有一个光传感器。
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。
(2)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;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。它们分别完成检测和转换两个基本功能。
(3)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。例如,热电偶、压电晶体等都是这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器。
2.信号调整与转换电路。
被测非电学量信号经敏感元件和转换元件作用后,所输出的电信号一般都很微弱,难以带动执行机构去实现控制动作,因此要通过信号调整与转换电路把这个电信号放大。如果需要远距离传送,还要把它转换成其他电信号以抵御外界干扰。
3.传感器应用的一般模式。
微思考2 当你走近某些宾馆、酒楼的大门时,门会自动为你打开;当你走进门之后,门又在你身后自动关上。你觉得这可能是将哪种外界信息转换为有用的信息
提示:自动门的自动控制要求灵敏、可靠,若以温度控制,人的体温与夏季气温接近,则在夏季自动门将无法使用。自动门实际使用的是红外线传感器,红外线属于不可见光,人在白天或黑夜均发出红外线,传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机,实现自动开、关门。
课堂 重难突破
一 传感器的种类
问题探究
如图所示的机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。该机器人“眼睛”用的是什么传感器
提示:该传感器可以作为机器人的眼睛,则说明它应是通过感光原理来确定障碍物的,故应为光传感器。
归纳总结
1.人的感觉器官与传感器的类比。
2.生活中常见传感器。
典型例题
【例1】 一台电风扇,只有白天有人接近时,电风扇才转动,实现这一功能所需要的传感器为(　　)
A.声传感器和温度传感器 B.光传感器和红外线传感器
C.温度传感器和触发传感器 D.声传感器和触发传感器
答案:B
解析:白天电风扇才转动和光传感器有关;有人接近时,电风扇才转动,与人体向外辐射的红外线有关,是红外线传感器,选项B正确。
二 传感器的工作原理
问题探究
声传感器、温度传感器及力传感器等都是生活和生产中常用的传感器,请结合上述传感器思考下列问题:
(1)为解决楼道里的照明问题,在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接。当楼道内有人走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器是什么
传感器,它的输入、输出信号各是什么
(2)电子秤在生活中被广泛应用,如图所示,
它是如何工作的
提示:(1)它是声电传感器,输入的是声信号,输出的是电信号。
(2)电子秤的敏感元件为压力传感器,可利用形变改变电阻的阻抗将压力转换为电信号,经过信号调整在数字屏上显示数值。
归纳总结
1.传感器的核心元件。
(1)敏感元件:相当于人的感觉器官,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测量的物理量。
(2)转换元件:也称为传感元件,通常不直接感受被测量,而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。
(3)信号调整与转换电路:将转换元件输出的电学量放大或转换成易于测量的电学量,如电压、电流等。
2.传感器的工作原理。
传感器感受的通常是非电学量,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而它输出的通常是电学量,如电压、电流、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作,传感器的工作原理如下所示:
非电学量→敏感元件→转换元件→信号调整与转换电路→电学量
典型例题
【例2】 下列关于传感器的说法正确的是(　　)
A.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声信号转换为电信号
B.电饭锅是通过压力传感器实现温度的自动控制
C.干簧管是一种能够感知电场的传感器
D.火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了压力传感器
答案:A
解析:话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声信号转换为电信号,选项A正确。电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制,选项B错误。干簧管是一种能够感知磁场的传感器,选项C错误。火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器,在发生火灾时有烟雾挡住了光传感器接收光源,选项D错误。
规律总结
对传感器的进一步理解
(1)不同的传感器的原理不同,但都是通过敏感元件感受被测非电学量的。 (2)传感器输出的可能为电流、电压、电路通断等,不一定是电压。 (3)敏感元件只是传感器的一个关键部分,并不一定就是一个完整的传感器。
成 果 验 收 站
1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量,其工作过程可能是(　　)
A.将力学量(如形变量)转换为磁学量
B.将电学量转换为热学量
C.将光学量转换为电学量
D.将电学量转换为力学量
答案:C
解析:传感器是指能够感受诸如力、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电压、电流等电学量或转换为控制电路的通断的一类元件,选项C正确。
2.传感器种类繁多,已广泛应用在生产生活中。下列关于传感器的说法正确的是(　　)
A.酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器
B.电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度
C.电脑所用的光电鼠标主要采用声传感器
D.电子秤所使用的测力装置主要使用了磁传感器
答案:B
解析:酒精检测仪应用了酒精生物传感器,选项A错误;电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度,选项B正确;电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器,选项C错误;电子秤所使用的测力装置主要使用了压力传感器,选项D错误。
3.在许多场合,使用手持测温仪测量体温,该测温仪用到的传感器通常是(　　)
A.气体传感器
B.红外线传感器
C.压力传感器
D.生物传感器
答案:B
解析:手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器,选项B正确。
4.智能应用在很多场景中都离不开传感器,下列说法中正确的是(　　)
A.洗衣机上用于水位自动控制的是湿度传感器
B.宾馆天花板上的火灾报警器只能利用温度传感器
C.干簧管与霍尔元件都是磁敏感元件,场景应用中可以相互替代
D.电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器
答案:D
解析:洗衣机水位控制通过检测水位高度实现,通常使用压力或电容式液位传感器,而非湿度传感器,选项A错误。火灾报警器常结合烟雾传感器(检测颗粒)和温度传感器,仅用温度传感器无法全面预警,选项B错误。干簧管是磁控开关,霍尔元件输出电信号,两者原理不同且应用场景不同(如开关控制与测速),无法相互替代,选项C错误。电视遥控器通过红外线传输信号,电视遥控接收器需红外传感器接收并转换信号,选项D正确。
5.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程,下列属于这类传感器的是(　　)
A.红外报警装置
B.走廊照明灯的声控开关
C.自动洗衣机中的压力传感装置
D.电饭煲中控制加热和保温的温控器
答案:A
解析:红外报警器是通过红外线传感器检测光信号变化,将光信号转换为电信号的传感器,选项A正确。选项B是将声信号转换为电信号的传感器。选项C是将机械信息转换为电信号的传感器。选项D是通过温度传感器感知温度变化。
6.关于传感器,下列说法不正确的是(　　)
A.传感器是将非电学量转化为电学量的装置
B.压力传感器是将力学量转化为电学量的装置
C.话筒中的传感器将电信号转化成声音信号
D.传感器广泛应用于信息采集系统
答案:C

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