2017-2018学年高中物理（教科版,选修1-1）同步课件+学业分层测评+教师用书 第4章 4　传感器及其应用 （3份打包）

4　传感器及其应用 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道什么是传感器． 2．知道常用传感器及其原理．(难点) 3．掌握传感器的应用．(重点) 传 感 元 件 与 传 感 器 1．传感元件：能感受外界作用，并对这些作用作出反应或把外界作用的信息传输到处理装置的元件． 2．传感器：以传感元件为核心，加上相应装置，使之能把被测的非电信号按一定规律转换成对应的电信号的器件或装置． 1．传感器就是传递某种信息的电学元件．(×) 2．所有传感器的工作原理都是一样的．(×) 在一些楼道、走廊等公共场所，都装有一种“节能”灯，白天灯不会发光，晚上安静时灯也不工作．若晚上有一定的声音，如脚步声或击掌声，灯会马上亮起来，过一会儿安静后又自动熄灭．请简单说明它的工作原理． 【提示】　利用光传感器和声传感器控制开关．在光较暗时，若声传感器接收到声音，电路接通，灯泡发光；无声音和在白天时，电路断开，灯不发光． 1．传感器 能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可输出信息的器件或装置，就叫传感器． 2．人是通过下面五种感觉(如图4­4­1)接收外界信息的，因此人本身就是高级传感器． 图4­4­1 3．组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成． →→→→ (1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻等． (2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号的电子元件． (3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出． 4．作用：传感器的作用是将感受到的非电学量如力、热、光、声、化学、生物等量转换成便于测量的电学量或信号． 1．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是(　　) A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 【解析】 【答案】　C 2．唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是(　　) A．该传感器是根据电流的磁效应进行工作的 B．该传感器是根据电磁感应的原理进行工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电流 【解析】　当声波使膜片前后振动时，膜片后的线圈就跟着振动，从而使处于永磁体磁场的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流．从而将声音信号转化为电信号．可见这是利用了电磁感应原理，故只有B正确． 【答案】　B 3．(多选)关于传感器的下列说法正确的是(　　) A．电视机遥控器就是一个传感器 B．传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置 C．传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件 D．无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用 【解析】　电视机的遥控器是一种发射和接收红外线的装置，不是传感器，故A错；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故D错．故选B、C. 【答案】　BC 传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节. 传 感 器 类 型 1．敏感元件特点：对自然作用反应灵敏． 2．变换元件特点：能把不同形式的作用，特别是力、热、声、光、化学等作用量转化成电学量． 3．随温度变化阻值发生显著变化的电阻，称为热敏电阻，它主要用在自动控制电路中． 1．人的视觉起到光敏传感器的作用．(√) 2．空调感知气温利用了温度传感器．(√) 电容式话筒是怎样利用压力传感器的？ 【提示】　声音使振动模振动，电容器的电容随振动膜的振动而变化，产生电流，声音信号就被话筒转化为电信号输出． 1．双金属片温度传感器 利用两片金属的热膨胀系数不同，在温度变化时因两片金属伸长或缩短量不同而弯曲，从而控制电路的通断． 应用：电熨斗、恒温箱等． 2．热敏电阻温度传感器 利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而改变的特点，在温度变化时，热敏电阻器的电阻值发生变化，从而引起电路中电流和电压的变化． 应用：空调、电冰箱、微波炉、消毒柜等． 3．光敏电阻传感器 利用光敏电阻器的电阻值随光照的强度变化而改变的特点．无光照时，光敏电阻器的电阻值很大，有光照时，光敏电阻器的电阻值变小，从而引起电路中电流和电压的变化． 应用：工业自动化控制、光电计数器等． 4．红外线传感器