专题一 传感器的作用、地位与分类（讲义） 山东省（春季高考）《传感器及应用》（高教版）考纲讲练测

编写说明：本套资料严格依据山东省（春季高考）电子技术类专业考试标准（知识模块 传感器应用技术）及《传感器及应用》编写，围绕“考点解读—思维导图—知识梳理—背诵—常考题—高考模拟—课堂练习—课堂小结”组织内容。题目范围不超出考纲，讲解突出中职学生的识记、辨析、计算和综合应用能力。 山东省电子技术类 《传感器及应用》考纲讲练测 专题一 传感器的作用、地位与分类 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 了解传感器的定义及结构组成。 了解传感器的分类和性能指标。 二、微目标拆解 能够用“感受被测量—按规律转换—输出有用信号”表述传感器的基本功能。 能够说出传感器在机电一体化系统中的位置和作用，理解其作为机械本体与控制装置之间纽带和桥梁的意义。 能够按工作原理、被测量性质、输出量种类和信号处理方法对传感器进行分类，并根据应用场景选择合适的分类角度。 三、考情提示 本专题以概念辨析和分类匹配为主，常把“被测量、工作原理、输出形式”混在同一情境中考查。 区分参量传感器、发电传感器和特殊传感器时，先看能量转换与工作原理，不要仅凭传感器名称猜分类。 区分模拟式与数字式传感器时，关键看输出信号是连续模拟量还是离散数字量；模拟量接入计算机通常需要A/D转换。 [环节2 思维导图] 传感器的作用、地位与分类 [环节3 知识梳理] 知识点1 传感器的作用与系统地位 【知识再现】传感器能够感受规定的被测量，并按照一定规律转换成有用的输出信号。它在机电一体化系统中把机械本体的状态或生产过程参数转换成电量，为控制装置处理和执行机构调节提供信息。 【讲解】传感器可以看作自动化系统的“感觉器官”。典型机电一体化系统包含机械本体、传感器、控制装置和执行机构：传感器先获取温度、压力、位移、速度等信息并转换为便于传输和处理的信号，控制装置据此作出判断，执行机构再改变机械本体的工作状态。没有传感器，控制系统就难以获得真实的现场状态，自动监测、自动保护和闭环控制也无法可靠进行。 图1-1 机电一体化系统的组成 【易错提醒】易错提醒：传感器的作用不是直接执行控制动作；它负责感知和转换，控制装置负责处理决策，执行机构负责动作。 要点：传感器是机械本体与控制装置之间的信息纽带和桥梁。 要点：传感器输出通常是电压、电流、频率或脉冲等信号，具体形式由工作原理决定。 1. 在机电一体化系统中，传感器的主要作用是（ ）。 A. 直接驱动执行机构 B. 感受被测量并转换为有用输出信号 C. 只负责显示测量结果 D. 只负责提供机械动力 【答案】B 【解析】传感器负责感受被测量并按一定规律转换为有用输出信号；控制和执行分别由控制装置、执行机构完成。 2. 传感器在机电一体化系统中起着机械本体与控制装置之间的纽带和桥梁作用。 【答案】正确 【解析】传感器把机械本体或生产过程的状态参数转换为控制装置能够处理的信号，因此发挥纽带和桥梁作用。 知识点2 按工作原理和被测量性质分类 【知识再现】按工作原理可分为参量传感器、发电传感器和特殊传感器；按被测量性质可分为机械量、热工量、成分量、状态量和探伤传感器等。 【讲解】分类的关键是先确定分类依据。按工作原理分类时，参量传感器通常通过电阻、电感、电容等参数变化反映被测量；发电传感器能够直接产生与被测量有关的电信号；特殊传感器包括数字式、光纤、红外探测等不便归入前两类的传感器。按被测量性质分类时，应看传感器测量的对象：力、位移、速度属于机械量，温度、压力、流量属于热工量，气体或液体化学成分属于成分量，设备运行状态属于状态量，内部裂纹或缺陷检测属于探伤量。 图1-2 传感器组成方块图 【易错提醒】易错提醒：同一个传感器可以按不同依据得到不同分类结果。例如霍尔式传感器按工作原理属于发电传感器，按被测量性质又可用于磁场、位移或转速检测。 要点：做分类题先找题干中的分类依据，再在相应分类体系中判断。 要点：按被测量性质分类关注“测什么”，按工作原理分类关注“怎么转换”。 3. 下列传感器中，按工作原理属于参量传感器的是（ ）。 A. 电阻式传感器 B. 热电偶传感器 C. 霍尔式传感器 D. 压电式传感器 【答案】A 【解析】电阻式传感器利用电阻参数变化反映被测量，属于参量传感器；热电偶、霍尔式和压电式可直接产生与被测量有关的电信号，属于发电传感器。 4. 按被测量性质分类时，温度、压力和流量都属于热工量。 【答案】正确 【解析】教材按被测量性质将温度、压力、流量归入热工量。 知识点3 按输出量和信号处理方法分类 【知识再现】按输出量种类可分为模拟式传感器和数字式传感器；按信号处理方法可分为直接传感器、差动传感器和补偿传感器。 【讲解】模拟式传感器输出与被测量成一定关系的连续模拟信号，与计算机或数字显示配合时通常需要经过模/数（A/D）转换。数字式传感器直接输出数字量，便于与计算机连接和数字显示，抗干扰能力较强。直接传感器结构简单但灵敏度较低、易受干扰；差动传感器用两个相同类型传感器相减干扰、相加有用信号，可提高灵敏度和抗干扰能力；补偿传感器通过反馈比较产生偏差信号，精度和抗干扰能力较高但结构较复杂。 【易错提醒】易错提醒：模拟式不等于“不能接计算机”，而是通常需要先经过A/D转换；数字式也不等于“没有传感器转换过程”，它仍需把被测量转换成可识别的数字输出。 要点：模拟式与数字式的分类依据是输出量形式。 要点：直接式、差动式、补偿式的分类依据是信号处理方法，不是被测量种类。 5. 模拟式传感器输出信号接入计算机进行处理时，通常需要经过（ ）。 A. D/A转换 B. A/D转换 C. 机械放大 D. 液压转换 【答案】B 【解析】模拟式传感器输出连续模拟信号，计算机处理数字量时通常需要模/数（A/D）转换。 6. 差动传感器可以利用两个相同类型传感器抵消相同干扰信号，从而提高抗干扰能力。 【答案】正确 【解析】差动传感器将相同干扰信号相减，而使有用被测量信号相加，因此可提高灵敏度和抗干扰能力。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 传感器在机电一体化系统中的基本作用是什么？ 【答案】感受规定的被测量，并按一定规律转换成有用输出信号；它连接机械本体与控制装置，为控制和执行提供信息。 2. 按工作原理，传感器可分为哪三类？ 【答案】参量传感器、发电传感器和特殊传感器。 3. 按输出量种类，传感器可分为哪两类？模拟式传感器接入计算机通常还需要什么？ 【答案】可分为模拟式传感器和数字式传感器；模拟式传感器接入计算机通常需要经过A/D转换。 4. 差动传感器为什么比直接传感器具有更好的抗干扰能力？ 【答案】差动传感器使两个传感器受到的相同干扰信号相减，而使有用被测量信号相加，从而提高灵敏度和抗干扰能力。 5. 传感器通常由哪三个部分组成？ 【答案】敏感元件、传感元件和测量转换电路。 6. 按被测量性质，传感器可分为哪些主要类别？ 【答案】机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器和探伤传感器等。 7. 按信号处理方法，传感器可分为哪三类？ 【答案】直接传感器、差动传感器和补偿传感器。 8. 敏感元件、传感元件和测量转换电路各起什么作用？ 【答案】敏感元件直接感受被测量；传感元件把敏感元件的输出转换为适于传输和测量的电信号；测量转换电路对信号进行放大或转换，使其便于传输、处理、记录和显示。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 下列关于传感器作用的说法，正确的是（ ）。 A. 只负责执行机构动作 B. 把被测量转换为有用输出信号 C. 只用于数字显示 D. 与控制装置无关 【答案】B 【解析】传感器感受被测量并将其转换为有用输出信号，为控制装置处理提供信息。 2. 按被测量性质分类，位移、速度和加速度属于（ ）。 A. 机械量 B. 热工量 C. 成分量 D. 状态量 【答案】A 【解析】位移、速度和加速度属于机械量。 3. 简述模拟式传感器与数字式传感器的主要区别。 【答案】模拟式传感器输出与被测量成一定关系的连续模拟信号，接入计算机或数字显示通常需要A/D转换；数字式传感器输出数字量，可直接与计算机连接或进行数字显示，读取方便、抗干扰能力较强。 【解析】判断两类传感器的关键是输出量形式：连续模拟量或离散数字量。 4. 传感器中能直接感受被测量的部分称为（ ）。 A. 敏感元件 B. 执行机构 C. 控制装置 D. 显示器 【答案】A 【解析】敏感元件直接与被测量发生作用，是传感器组成中的感知部分。 5. 热电偶传感器按工作原理属于（ ）。 A. 参量传感器 B. 发电传感器 C. 特殊传感器 D. 探伤传感器 【答案】B 【解析】热电偶能直接产生与温度有关的电信号，按工作原理属于发电传感器。 6. 按被测量性质分类，温度、压力和流量都属于热工量。 【答案】正确 【解析】教材按被测量性质将温度、压力和流量归入热工量。 7. 模拟式传感器输出信号接入计算机时，通常需要经过（ ）。 A. D/A转换 B. A/D转换 C. 机械放大 D. 液压转换 【答案】B 【解析】连续模拟信号进入处理数字量的计算机，通常需要先进行模/数（A/D）转换。 8. 为什么同一种传感器可以得到不同的分类结果？ 【答案】传感器可以分别按工作原理、被测量性质、输出量种类和信号处理方法分类。分类依据不同，同一种传感器就可能得到不同的类别名称。 【解析】分类题应先判断题目采用的分类依据，再确定类别，不能只凭传感器名称判断。 [环节6 高考模拟题] 以下题目按山东省职教高考常见命题方式编制，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 某自动送料装置需要检测工件是否到达指定位置，并将检测结果送入控制器。请说明传感器在该系统中的作用，并从“被测量性质”和“输出量种类”两个角度说明可采用的分类方法。 【答案】传感器检测工件的位置或有无，把机械状态转换为控制器能够识别的电信号，为控制器判断和执行机构动作提供依据。按被测量性质，位置属于机械量；按输出量种类，若输出连续电压/电流信号则为模拟式，若输出开关状态或数字编码则为数字式。 【解析】先确定传感器承担感知与转换功能，再分别按“测什么”和“输出什么形式”进行分类。 2. 数控机床用位移传感器检测工作台位置。按被测量性质，该传感器属于（ ）。 A. 机械量传感器 B. 热工量传感器 C. 成分量传感器 D. 探伤传感器 【答案】A 【解析】工作台位置属于位移量，按被测量性质归入机械量。 3. 炉温检测采用热电偶。按工作原理和被测量性质分类，热电偶分别属于（ ）。 A. 参量传感器、机械量传感器 B. 发电传感器、热工量传感器 C. 特殊传感器、成分量传感器 D. 发电传感器、状态量传感器 【答案】B 【解析】热电偶直接产生与温度有关的电信号，属于发电传感器；温度属于热工量。 4. 压力传感器输出连续的4～20 mA电流信号，并接入计算机处理。该传感器属于模拟式，接入计算机前通常还需（ ）。 A. A/D转换 B. D/A转换 C. 机械放大 D. 液压转换 【答案】A 【解析】4～20 mA是连续模拟信号，计算机处理前通常需要A/D转换。 5. 检测可燃性气体泄漏的气敏传感器，按被测量性质应归入状态量传感器。 【答案】错误 【解析】气敏传感器检测气体化学成分，应归入成分量传感器。 6. 利用超声波检测金属内部裂纹时，所用传感器按被测量性质属于（ ）。 A. 机械量传感器 B. 热工量传感器 C. 探伤传感器 D. 状态量传感器 【答案】C 【解析】检测材料内部裂纹、气泡等缺陷属于探伤检测。 7. 称重装置在强干扰环境中采用两个相同传感器组成差动结构。说明这样设计的作用。 【答案】差动结构使两个传感器受到的相同干扰信号相减，使有用被测量信号相加，从而提高灵敏度和抗干扰能力。 【解析】作答要抓住“干扰相减、有效信号相加”两个关键词。 8. 某转速检测装置直接输出脉冲数字信号。请说明传感器在系统中的作用，并从被测量性质和输出量种类两个角度分类。 【答案】传感器感受转速并把它转换为控制器可识别的脉冲信号，为系统监测与控制提供信息。转速属于机械量，因此按被测量性质属于机械量传感器；输出脉冲数字信号，因此按输出量种类属于数字式传感器。 【解析】先说明感知与转换作用，再依据“测转速”和“输出数字脉冲”分别分类。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 传感器通常不包括下列哪一项基本功能（ ）。 A. 感受被测量 B. 按规律转换 C. 输出有用信号 D. 直接完成机械加工 【答案】D 【解析】传感器完成感知和转换，不直接完成机械加工。 2. 同一种传感器只能按照一种分类方法进行分类。 【答案】错误 【解析】传感器可按工作原理、被测量性质、输出量种类和信号处理方法等不同依据分类。 3. 传感器中直接感受被测量的是（ ）。 A. 敏感元件 B. 控制装置 C. 执行机构 D. 机械本体 【答案】A 【解析】敏感元件直接感受被测量并产生相应输出。 4. 电阻式传感器按工作原理属于（ ）。 A. 参量传感器 B. 发电传感器 C. 特殊传感器 D. 探伤传感器 【答案】A 【解析】电阻式传感器利用电阻参数变化反映被测量，属于参量传感器。 5. 检测气体化学成分的气敏传感器属于（ ）。 A. 机械量传感器 B. 热工量传感器 C. 成分量传感器 D. 状态量传感器 【答案】C 【解析】气敏传感器的被测对象是气体化学成分。 6. 模拟式传感器输出的是与被测量成一定关系的连续模拟信号。 【答案】正确 【解析】模拟式传感器的输出量为连续模拟信号。 7. 便于直接与计算机连接和进行数字显示的传感器是（ ）。 A. 模拟式传感器 B. 数字式传感器 C. 直接传感器 D. 补偿传感器 【答案】B 【解析】数字式传感器直接输出数字量，便于计算机连接和数字显示。 8. 差动传感器能利用两个相同类型传感器抵消相同干扰信号。 【答案】正确 【解析】差动结构使相同干扰信号相减，并使有用信号相加。 [环节8 课堂小结] 复习建议：掌握本专题应形成一条主线：传感器感知被测量→按一定规律转换→输出有用信号→服务于控制与执行。 分类题先找分类依据：工作原理看“怎么转换”，被测量性质看“测什么”，输出量种类看“输出什么”，信号处理方法看“如何抑制干扰和改善性能”。 课后复习建议：用一个温度、位移或位置检测案例，分别从四种分类角度写出分类结果。 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 学科网（北京）股份有限公司 $