2018-2019学年高中物理（沪科）选修3-2（课件+检测）：4.4　信息时代离不开传感器 (3份打包)

*4.3　用传感器做实验 4.4　信息时代离不开传感器 学 习 目 标 知 识 脉 络 1．知道日常生活中常见的一些传感器及其应用． 2．用常见的传感器做一些简单实验． 3．掌握传感器应用的设计．(难点) 4．掌握现代信息技术中传感器的电路分析．(重点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、几种常见的传感器 1．温度传感器 温度传感器是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的原理制成的，它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量．温度传感器中用于测温的敏感元件是热敏电阻，它由铂金属制成．铂金属电阻的温度系数稳定、电阻率高、测量范围宽，在工业测温中应用广泛． 2．力传感器 将力学量转换为电学量的装置称为力传感器．力传感器的工作原理是通过内部的悬臂梁先将力学量转换成金属材料的形变，然后由敏感元件将这种形变转换成电学量．力传感器的敏感元件是金属电阻应变片，在外力作用下电阻丝的长度和截面改变引起电阻变化． 3．磁传感器——霍尔元件的应用 霍尔元件是将磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量的元件．磁传感器中的敏感元件是磁敏感元件，也称为霍尔元件． 霍尔电压：如图4­3­1所示，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、N间出现霍尔电压UH，UH＝KHIB. 图4­3­1 二、信息时代离不开传感器 1．随处可见的传感器 (1)红外测温仪：是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置． (2)数码相机和摄像机：敏感元件叫做电荷耦合器件(CCD)，它将光信号转换成模拟电信号，模拟电信号再通过一种专门转换器(A/D)转换成数字电信号． (3)酒精浓度测试仪：敏感元件是酒精传感器． 2．信息社会离不开传感器 智能式传感器集信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能于一身，把计算机、各种用途的传感器和输入输出接口等制作在同一芯片上，成为大规模集成电路智能传感器． 3．遥测与遥感 遥感遥测的基本原理是通过遥感传感器对观测目标产生的电磁波、热辐射进行远距离收集、转换，用计算机处理、识别，得出结论．主要应用于地球资源勘测、环境监控、气象预报、军事侦察等． [基础自测] 1．思考判断 (1)家用遥控系统使用的是红外线传感器． (√) (2)火灾报警器是利用的温度传感器． (×) 【提示】　火灾报警器利用的是光传感器． (3)霍尔元件的作用是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． (√) (4)应变式力传感器可以测牵引力，也可以测压力． (√) (5)地球资源勘测、军事侦察都是通过遥感传感器来获取的． (√) (6)机器人由机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统组成． (√) 2．霍尔元件能转换哪两个量(　　) A．把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 B．把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 C．把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量 D．把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 B　[霍尔电压UH＝RHIB/d，它是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，所以选B.] 3．(多选)数字跑道已在北京奥运会田径竞走、跳远和三级跳等重点奥运项目中投入使用，数字跑道和数字跑鞋为运动健儿们在科学训练和比赛中发挥了积极作用．该跑道采用了大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和分布式信息处理技术，可实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度等信息，在此基础上构建了训练信息采集和技术诊断分析系统，为田径项目提供了一种全新的科学化训练平台．下列关于数字跑道的说法正确的是 (　　) 【导学号：53932103】 A．传感器需要有敏感元件和转换电路等组成 B．压力阵列传感器应该是一种力电传感器 C．奥运会中应用的传感器智能化程度很高，直接感应的是电学量，不需要力电转换 D．奥运会中应用的传感器智能化程度尽管很高，但传感器都是将非电学量转换为电学量 ABD　[根据题目情景叙述，跑道上使用的是压力传感器，所有的传感器都要先通过敏感元件采集信息，然后再由转换电路将采集到的力、热、光等非电学量转换为便于测量的电压或电流等电学量．当转换电路采用计算机进行信息处理，并输出数字信息时，这种传感器就可以称得上是智能传感器了．] [合 作 探 究·攻 重 难] 常见传感器分析 1.温度传感器的原理 温度传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量．如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制器、恒温箱等． 2．力传感器的原理 如图4­3­2所示，力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力，应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量． 3．磁传感器的原理(霍尔效应的应用) (1)霍尔元件是一种磁敏感元件． (2)霍尔效