专题一 传感器的作用与分类（教案）-山东省职教高考《传感器及应用》（高教版）专题复习讲练测

专题一 传感器的作用与分类（教案）-《传感器及应用》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 能够描述传感器在自动化系统、智能控制、环境监测等方面的重要应用及其作用。 2. 能够区分不同类型传感器的工作原理及其应用场景。 3. 能够列举常见的传感器类型，并描述其适用的测量场景。 4. 理解不同输出类型的传感器特点及其数字化对数据处理的影响。 5. 能够详细描述传感器的组成结构，包括敏感元件、转换元件、信号处理电路和辅助电源等。 6. 理解每个特性的定义、影响因素以及在传感器选择与应用中的重要性。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 重点一 传感器的地位 近年来，随着家电工业的兴起，传感器技术也进人了人们的日常生活之中，例如电冰箱中的温度传感器、监视煤气溢出的气敏传感器、防止火灾的烟雾传感器、防盗用的光电传感器等。在机械制造业中，通过对机床的加工精度、切削速度、床身振动等许多静态、动态参数进行在线测量，可控制加工质量: 在化工、电力等行业中，如果不随时对生产工艺过程中的温度、压力、流量等参数进行自动检测，生产过程就无法控制，甚至产生危险:在交通领域，一辆现代化汽车所用的传感器多达数十种，用以检测车速、方位、转矩、振动、油压、油量、温度等:在国防科研中，传感器技术用得更多，许多尖端的检测技术都是因国防工业需要而发展起来的，如研究飞机的强度，就要在机身、机翼上贴几百片应变片，并进行动态特性的测试。 重点二 传感器的作用 机电一体化技术是科学技术发展的必然产物，它使产品提高了自动化程度，提高了功能和经济效益。作为高科技代表的机电一体化系统一般由机械本体、传感器、控制装置和执行机构四部分组成，如图 1-1 所示。传感器把代表机械本体的工作状态、生产过程等工业参数转换成电量，从而便于采用控制装置使控制对象按给定的规律变化，推动执行机构适时地调整机械本体的各种工业参数，使机械本体处于自动运行状态，并实行自动监视和自动保护。显然，传感器是机械本体与控制装置的“纽带”和“桥梁”，在机电一体化系统中起着重要作用。 重点三 传感器的分类 1.按工作原理分类 按工作原理可以分成参量传感器、发电传感器及特殊传感器。其中:参量传感器有触点传感器、电阻传感器、电感式传感器、电容式传感器等;发电传感器有光电池、热电偶传感器霍尔式传感器、压电式传感器、磁电式传感器等。特殊传感器是不属于以上两种类型的传感器，如数字式传感器、光纤传感器、红外探测器、激光检测等。 这种分类方法的优点是可以把传感器按工作原理分门别类地归纳起来，避免名目过多，且较为系统。 2.按被测量性质分类 按被测量性质可以分成机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等。其中:机械量有力、长度、位移、速度、加速度等;热工量有温度、压力、流量等:成分量传感器是检测各气体、液体、固体化学成分的传感器，如检测可燃性气体泄漏的气敏传感器:状态量传感器是检测设备运行状态的传感器，如由干簧管、霍尔元件做成的各种接近开关;探伤传感器是用来检测金属制品内部的气泡和裂缝，检测人体内部器官的病灶等的各种传感器，如超声波探头、CT 探测器等。 重点四 传感器的定义与组成 传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成有用输出信号(一般为电信号) 的器件或装置。它通常由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成，如图 1-2 所示。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，传感元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式，这一部分一般称为测量转换电路。 重点五 传感器的基本特性 1.精度 精度是评价传感器优良程度的一个指标。精度分为准确度和精密度。所谓准确度就是测量值对于真值的偏离程度，为修正这种偏差需要进行校正，但完全校正是很麻烦的。因此，使用时需尽可能地减小误差。所谓精密度就是即使测量相同对象，每次测量也会得到不同测量值.即为离散偏差。精密度高的传感器价格也高，使用时注意不要损坏。 2.输人输出特性 传感器输入输出特性可分静态特性和动态特性。静态特性是指输人的被测量不随时间变化或随时间变化很缓慢时，传感器的输出量与输入量的关系。它主要有线性度、灵敏度、迟滞分辨率与分辨力等。 (1) 线性度 传感器的线性度是指传感器输出-输人的实y际特性曲线和拟合直线 (如图1-3 所示)之间的最大偏差与输出量程范围之比。 (2) 灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，输出变化量与输人变化量的比值。 (3) 迟滞 传感器的迟滞是指传感器的正向特性与反向特性的不一致程度。产生迟滞现象的主要原因是传感器的机械部分不可避免地存在着间隙、摩擦及松动等。 [真题练讲] 1.(2020年山东省统一考试) 传感器的稳定性描述了传感器在什么条件下输出值的波动程度？ A. 不同条件 B. 相同条件 C. 温度变化 D. 电压变化 答案：B。 解析：传感器的稳定性描述了在相同条件下，传感器输出值的波动程度。稳定性越好，输出值的波动越小。 2.(2018年山西省统一考试)传感器的线性度描述了传感器输出与输入之间的什么关系？ A. 曲线关系 B. 非线性关系 C. 比例关系 D. 反向关系 答案：C。 解析：传感器的线性度描述了其输出与输入之间的线性关系，即输出信号与被测量量之间的比例关系。 3.(2019年山东省统一考试) 传感器的灵敏度是指单位输入变化引起的什么变化？ A. 输出 B. 温度 C. 电流 D. 尺寸 答案：A。 解析：传感器的灵敏度是指单位输入变化引起的输出变化，灵敏度高表示传感器能够检测到较小的输入变化。 4.(2022年山东省统一考试)传感器的迟滞是指在什么变化后，传感器输出值才完全反映出新的输入值？ A. 输出 B. 电压 C. 输入 D. 温度 答案：C。 解析：传感器的迟滞是指在输入变化后，传感器输出值还未完全反映出新的输入值的时间延迟。 5.(2020年山东省统一考试) 传感器的分辨率是指传感器能够检测到的最小什么变化？ A. 输出量 B. 输入量 C. 信号量 D. 精度量 答案：B。 解析：传感器的分辨率是指它能够检测到的最小输入量变化，通常由ADC的位数决定。 [限时练讲] 1.传感器在自动化系统中的主要作用是什么？ A. 控制机器人的运动 B. 监测和控制各种物理量 C. 实现电力传输 D. 提供网络连接 答案：B。 解析：传感器在自动化系统中主要负责监测和控制各种物理量，如温度、压力等，从而实现自动化操作。 2.按工作原理分类，接触式传感器通常使用的原理是什么？ A. 光学原理 B. 电磁感应原理 C. 声波传播原理 D. 直接接触原理 答案：D。 解析：接触式传感器通常使用直接接触原理，例如压力传感器通过接触测量物体施加的力。 3.温度传感器属于按被测量性质分类的哪一类传感器？ A. 电性量传感器 B. 非电性量传感器 C. 机械量传感器 D. 光学传感器 答案：B。 解析：按被测量性质分类，温度传感器属于非电性量传感器，因为它测量的是物体的温度而非电性质。 4.按输出量种类分类，传感器可以输出以下哪种信号？ A. 脉冲信号 B. 机械信号 C. 液体信号 D. 风信号 答案：A。 解析：传感器按输出量种类分类，可以输出脉冲信号、模拟信号等，用以表示被测量物理量的变化。 5.传感器的信号处理方法中，信号放大的作用是什么？ A. 减少信号的干扰 B. 增强信号的质量 C. 改变信号的频率 D. 减小传感器的尺寸 答案：B。 解析：信号放大在传感器中用于增强传感元件输出的信号质量，使其更容易被测量和处理。 6.传感器的基本组成不包括以下哪一部分？ A. 传感器体 B. 控制电路 C. 信号处理电路 D. 输出部分 答案：B。 解析：传感器的基本组成包括传感器体（传感元件）、信号处理电路和输出部分，但不包括控制电路，后者通常是在控制系统中使用的。 7.传感器的精度是指传感器输出值与什么之间的接近程度？ A. 实验结果 B. 校准标准 C. 被测量真实值 D. 操作人员预期 答案：C。 解析：传感器的精度是指其输出值与被测量真实值之间的接近程度，精度高表示输出值接近实际值。 8.请简述传感器在现代科技中的地位。 解析：传感器是现代信息技术的重要支柱，是自动化系统、智能控制等领域不可或缺的关键元件，对于实现智能化、自动化具有重要意义。 9.传感器的主要作用是什么？ 解析：传感器的主要作用是将非电学量（如温度、压力、位移等）转换为电信号，以便于测量、传输、处理和控制。 10.按工作原理分类，传感器可以分为哪几类？ 解析：按工作原理，传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器等。物理传感器基于物理效应工作，如热电偶基于热电效应；化学传感器则是对化学物质敏感并将其浓度转换为电信号；生物传感器则是利用生物活性物质与待测物质间的特异性反应来检测物质。 11.请列举按被测量性质分类的几种传感器。 解析：按被测量性质，传感器可分为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器等。 12.传感器按输出量种类可以分为哪两类？ 解析：传感器按输出量种类可以分为模拟传感器和数字传感器。模拟传感器输出的是连续变化的模拟信号，而数字传感器输出的是离散的数字信号。 [学法建议] 重点复习知识点： 1. 传感器的作用：传感器是机械本体与控制装置的“纽带”和“桥梁”，在机电一体化系统中起着重要作用。 2.传感器的分类：按工作原理可以分成参量传感器、发电传感器及特殊传感器。按被测量性质可以分成机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等。 3.传感器的定义与组成：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成有用输出信号(一般为电信号) 的器件或装置。它通常由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成。 4. 传感器的基本特性：包括精度，稳定性，输入输出特性等特性，其中输入输出特性又包括线性度，灵敏度，迟滞，分辨率与分辨力，动态特性。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$