专题一 传感器的作用与分类（课件）-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 《传感器及应用》（高教版） 专题复习讲练测 1 目录 01 考纲解读 03 考题讲解 05 归纳小结 02 知识点梳理 04 课内练习 2 常见考点： 1. 传感器的地位与作用：传感器作为自动化系统和智能控制的核心，其主要作用是将非电学量转换为电信号，实现对物理量的测量、控制和监测。 2. 传感器的定义与组成：传感器被定义为一种能够感知被测量量并将其转换为可用信号的器件。其基本组成包括敏感元件（感受被测量量）、转换元件（将物理量转换为电信号）、信号处理电路（增强和处理信号）以及辅助电源（提供必要的电能）。 3. 传感器的基本特性：精度：传感器测量结果与真实值的接近程度。稳定性：传感器在长时间使用中性能参数的保持能力。 一.考纲解读 3 一.考纲解读 考试要求 01 2.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。 02 3.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。 03 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。 4 易考题型： 1. 选择题：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。 2. 解答题：能够列举常见的传感器类型，并描述其适用的测量场景。 3. 应用题：能够区分不同类型传感器的工作原理及其应用场景。 一.考纲解读 5 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 6 知识点梳理： 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。 二.知识点梳理和重点概念复习 7 知识点梳理： 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。 二.知识点梳理和重点概念复习 8 知识点梳理： 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。 二.知识点梳理和重点概念复习 9 知识点梳理： 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。 二.知识点梳理和重点概念复习 10 知识点梳理： 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。 二.知识点梳理和重点概念复习 11 知识点梳理： 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。 二.知识点梳理和重点概念复习 12 知识点梳理： (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。 二.知识点梳理和重点概念复习 13 重点概念复习： 1. 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。 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。 二.知识点梳理和重点概念复习 14 1. 传感器的动态特性描述了传感器对什么变化的响应速度和准确性？ A. 温度变化 B. 输入变化 C. 电压变化 D. 磁场变化 解析：B。传感器的动态特性描述了其对输入变化的响应速度和准确性，动态特性好的传感器能够快速响应输入的动态变化。 三.常考习题练习与讲解 选择题 15 2.传感器在测量过程中常受到什么的影响，可能导致测量误差？ A. 操作人员 B. 温度 C. 光照 D. 电压 解析：B。传感器在测量过程中常受到环境条件（如温度、湿度变化）的影响，这些因素可能导致测量结果的误差。 三.常考习题练习与讲解 选择题 16 3.传感器的量程是指传感器在短时间内能够承受的最大输入量是什么？ A. 输出量 B. 输入量 C. 精度量 D. 分辨率量 解析：B。传感器的量程是指在短时间内能够承受的最大输入量范围，超过量程可能损坏传感器或导致测量不准确。 三.常考习题练习与讲解 选择题 17 4.传感器的量程通常由什么决定？ A. 传感器的尺寸 B. 输入量的变化幅度 C. 输出信号的稳定性 D. ADC的位数 解析：D。传感器的量程通常由ADC（模数转换器）的位数决定，ADC的位数越高，传感器的分辨率和量程通常越大。 三.常考习题练习与讲解 选择题 18 5.以下哪个不是影响传感器精度的因素？ A. 环境温度 B. 输入信号大小 C. 信号处理电路 D. 操作人员的经验 解析：D。传感器精度受环境条件、输入信号大小和信号处理电路等因素影响，但不受操作人员经验的直接影响。 三.常考习题练习与讲解 选择题 19 6.传感器的动态特性好坏直接影响什么？ A. 输出的最大值 B. 输入信号的稳定性 C. 对快速输入变化的响应 D. 信号的传输速度 解析：C。传感器的动态特性描述了其对快速输入变化的响应速度和准确性，这直接影响传感器在动态环境中的应用效果。 三.常考习题练习与讲解 选择题 20 7.传感器的信号处理电路主要负责什么？ A. 控制传感器的开关 B. 放大和调理传感器输出的信号 C. 提供输入信号 D. 输出测量结果 解析：B。信号处理电路在传感器中负责放大、调理和处理传感元件输出的信号，使其能够准确反映被测量量的变化。 三.常考习题练习与讲解 选择题 21 8.传感器的迟滞影响传感器的什么特性？ A. 线性度 B. 灵敏度 C. 精度 D. 动态特性 解析：D。传感器的迟滞影响其动态特性，即影响传感器对输入变化的响应速度和准确性。 三.常考习题练习与讲解 选择题 22 1. 传感器的迟滞是指在______变化后，传感器输出值才完全反映出新的输入值。 答案：输入 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。 2.传感器的分辨率是指传感器能够检测到的最小__________变化。 答案：输入量 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。 三.常考习题练习与讲解 填空题 23 3.传感器的动态特性描述了传感器对__________变化的响应速度和准确性。 答案：快速 解析：传感器的动态特性描述了其对快速输入变化的响应速度和准确性，动态特性好的传感器能够快速响应动态变化。 4.传感器在测量过程中会受到__________的影响，从而可能导致测量误差。 答案：环境条件 解析：传感器在测量过程中常受到环境条件（如温度、湿度变化）的影响，这些影响可能导致测量结果出现误差。 三.常考习题练习与讲解 填空题 24 1. 传感器的信号处理方法分类包括模拟信号处理和数字信号处理两种。（ ） 答案：正确 解析：传感器的信号处理方法分类包括模拟信号处理和数字信号处理，这是按信号处理方法分类的一种标准。 三.常考习题练习与讲解 判断题 2.传感器的灵敏度指其输出稳定性的程度。（ ） 答案：错误 解析：传感器的灵敏度指单位输入变化引起的输出变化，描述了传感器对输入变化的敏感程度。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.传感器的地位在自动化控制系统中并不重要。（ ） 答案：错误 解析：传感器在自动化控制系统中起着非常重要的作用，负责将物理量转换成电信号，是控制系统的基础。 4.传感器的动态特性主要包括响应时间和输入输出关系的非线性度。（ ） 答案：错误 解析：传感器的动态特性主要包括响应时间和频率响应，而非线性度通常是描述其输入输出关系的特性之一。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.什么是传感器的信号处理方法？ 解析：传感器的信号处理方法包括信号的放大、滤波、转换等，旨在提高信号的信噪比，使其更适合后续的数据处理和分析。 四.课内练习与讲解 2.请简述传感器的定义。 解析：传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 四.课内练习与讲解 3.传感器由哪些部分组成？ 解析：传感器通常由敏感元件、转换元件、信号调理电路和辅助电源等部分组成。敏感元件直接感受被测量，转换元件将敏感元件的输出转换为电信号，信号调理电路对电信号进行进一步的处理。 四.课内练习与讲解 4.什么是传感器的精度？ 解析：传感器的精度是指传感器测量结果与真实值之间的接近程度，包括准确度、精密度和精确度等方面。 四.课内练习与讲解 5.传感器的稳定性是指什么？ 解析：传感器的稳定性是指在规定的工作条件下，传感器在长时间内保持其性能参数不变的能力。稳定性好的传感器能够提供更可靠、更准确的测量结果。 四.课内练习与讲解 在本节课中，我们深入研究了传感器在现代科技中的地位和作用，以及其多样化的分类方式。我们了解了传感器按照工作原理、被测量性质、输出量种类以及信号处理方法进行分类，帮助我们更好地理解其工作原理和应用领域。此外，我们对传感器的定义及组成进行了详细探讨，包括敏感元件、转换元件、信号处理电路和辅助电源等组成部分。最后，我们深入剖析了传感器的基本特性，包括精度、稳定性、线性度、灵敏度、迟滞、分辨率与分辨力以及动态特性等重要指标。通过本节课的学习，我们对传感器的重要性和工作原理有了更深入的理解，为我们探索传感器在不同行业中的应用奠定了坚实基础。 五.课程小结 重点复习知识点： 1. 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。 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。 五.课程小结 感谢观看 $$