5.1 认识传感器 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第五章 传感器 第1节 认识传感器 02 03 01 主题(二) 传感器的种类 主题(一) 传感器 目录 CONTENTS 主题(三) 传感器的集大成者 04 第1节 认识传感器 主题(四) 组成与应用模式 如图所示，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。 盒子里有什么样的装置，才出现这样的现象？ N S B 小灯泡 A 新课引入：观看下边的演示，猜测它的原理？ 新课引入：观看下边的演示，猜测它的原理？ 新知导入 原理：当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！ 磁信号 电路的通断 干簧管 是一种能够感知磁场的仪器 新课引入：观看下边的演示，猜测它的原理？ 黑漆漆的夜晚：人咳嗽、拍掌、跺脚等，灯会自动亮，感知的是什么信号？ 新课引入：观看下边的演示，猜测它的原理？ 声音 新知讲解 黑漆漆的夜晚人走过，即使没有发出声音，灯却自动亮了，感知的是什么信号？ 新课引入：观看下边的演示，猜测它的原理？ 红外线 新知讲解 人静悄悄走来，门自动打开，感知的是什么信号？ 新课引入：观看下边的演示，猜测它的原理？ 红外线或挡光信号 新知讲解 手送进去后，自动开始吹风，感知的是什么信号？ 新课引入：观看下边的演示，猜测它的原理？ 改变电容 新知讲解 第一部分 传感器 一、传感器 1.概念: 能够感知非电学量(如位移、速度、力、温度、光、声、磁感应强度、化学成分等)。并把它们按一定的规律转换为电学量(如电压、电流、电阻、电容等)或转化为电路的通断的元器件， 从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。 力、光、声 温度 位移、速度 化学成分 非电学量 电学量 电压 电流 电路的通断 传感器 磁 电阻 电容 一、传感器 1.概念: 机器(计算机)不善于直接分析这些外界的非电学量。 思考：为什么需要把非电学量转化为电学量呢？ 所以需要仪器把这些信号转换成机器容易分析的信号--- 机器(计算机)非常善于直接分析电学量。 传感器 能够感知非电学量(如位移、速度、力、温度、光、声、磁感应强度、化学成分等)。并把它们按一定的规律转换为电学量(如电压、电流、电阻、电容等)或转化为电路的通断的元器件， 从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。 光信号 气味信号 声音信号 味道信号 温度信号 压力信号 人脑同样不善于直接分析这些感官信号。 人的五官把这些信号转换成生物电信号，帮助大脑分析，从而让我们感知这个美丽的世界。 一、传感器 1.概念: 2.人的感官与传感器的对比: 光传感器 声音传感器 味传感器 压力传感器 气体传感器 视觉 嗅觉 味觉 触觉温觉 听觉 温度传感器 第二部分 传感器的种类 二、传感器的种类 1.物理传感器： 力传感器、磁传感器、声传感器等 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 新知讲解 二、传感器的种类 1.物理传感器： 力传感器、磁传感器、声传感器等 2.化学传感器： 离子传感器、气体传感器等 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 新知讲解 利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪 二、传感器的种类 1.物理传感器： 力传感器、磁传感器、声传感器等 2.化学传感器： 离子传感器、气体传感器等 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等 3.生物传感器： 利用生物传感器制成的心率仪 新知讲解 第三部分 传感器的极大成者 三、传感器的集大成者 1.智能手机： 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。 新知讲解 超声波测距传感器用于避障、防坠； 视觉传感器用于物体识别和避障； 陀螺仪(加速度传感器)用于保持平衡； 速度传感器用于测量移动速度； 角度传感器用于测量机械臂的角度; 温度传感器和压力传感器用于检测环境情况; ………… 光敏传感器用于检测、区分区域； 三、传感器的集大成者 2.扫地机器人： 行走过程中，机器持续保持敏捷的状态，迅速识别周围环境 另有 (1) 灰尘盒防满传感器（介质型电容传感器）：2个。  (2) 低电量自动返回充电功能（红外线传感器）：2个。  (3) 边缘检测传感器（光电边缘检测传感器）：2个。  (4) 遥控器控制功能（红外线传感器）：4个。参考文献：http://wenku.baidu.com/link?url=QmmzJwxRoraOuFAEFPmMDIOMLcnELh95c7-GeNM-PcdFX-P9VZ4HudKyhY0QM_T_4nlDb5Q9aaBZqZ93xWPzQz5YZE5ZYOIiq1SDUr08WRS 20 三、传感器的集大成者 3.智能汽车： 这些传感器是如何协调完成复杂的指令的？ 新知讲解 第四部分 传感器的组成与应用模式 四、组成与应用模式 1.基本组成： ①敏感元件:能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 ②转换元件:将非电学量信号直接转换成电信号的部分。 注意：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。 新知讲解 四、组成与应用模式 2.工作原理 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 新知讲解 四、组成与应用模式 3.应用模式 易测量、易传输、易处理、易控制 4.传感器的特点： 新知讲解 四、组成与应用模式 话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。右图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 5.具体应用： 新知讲解 四、组成与应用模式 5.具体应用： 机器人 新知讲解 ①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。 ②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。 ③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。 四、组成与应用模式 5.具体应用： 机器人 课堂小结 认识传感器 传感器的种类 传感器 组成与应用模式 传感器的集大成者 概念：能够感知非电学量(如位移、速度、力、温度、光、声、磁感应强度、化学成分等)。并把它们按一定的规律转换为电学量(如电压、电流、电阻、电容等)或转化为电路的通断的元器件， 从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。 物理传感器 生物传感器 化学传感器 ①敏感元件:能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 ②转换元件:将非电学量信号直接转换成电信号的部分。 新知讲解 【练习1】传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（ ） A．温度传感器 B．压力传感器 C．磁传感器 D．光传感器 B 课堂练习 课堂练习 【练习2】全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置采用的传感器是（ ） A．温度传感器 B．压力传感器 C．生物传感器 D．红外线传感器 B 课堂练习 课堂练习 【练习3】在一些宾馆的洗手间经常装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干。手靠近自动干手机能使传感器工作,是因为(　　) A.改变温度 B.改变湿度 C.改变磁场 D.改变电容 课堂练习 D 【练习4】(多选)关于干簧管,下列说法正确的是(　　) A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C.干簧管接入电路中相当于开关的作用 D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 课堂练习 CD 【练习5】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 课堂练习 B 谢 谢 观 看 Lavf56.15.102 $$