2018-2019高中物理 第3章 電磁技術與社會發(fā)展 第3節(jié) 傳感器及其應用學案 粵教版選修1 -1.doc

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第三節(jié)　傳感器及其應用 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1.知道傳感器具有將非電學量轉(zhuǎn)化為電學量的特性．對常見的傳感器的種類有所了解．(重點) 2．了解溫度傳感器的基本原理．知道溫度傳感器具有將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ埽?重點、難點) 3．了解常見傳感器在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和航空航天中的應用，體會傳感器的應用給人們帶來的方便. [自 主 預 習探 新 知] [知識梳理] 一、什么是傳感器 1．傳感器是各種測量和自動控制系統(tǒng)的“感覺器官”，能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置． 2．傳感器感受的通常是非電學量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等；而它的輸出大多是電學量，如電壓、電流、電荷等． 二、常用傳感器 1．常用的傳感器有溫度傳感器、紅外線傳感器、生物傳感器等． 2．溫度傳感器能把溫度的高低轉(zhuǎn)換成電信號，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的，如利用半導體材料制成的電阻器，其電阻會隨溫度的變化而變化，用它可制作溫度傳感器． 3．紅外線傳感器的原理是：接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)化為電信號，從而得到輻射源的相關參數(shù)或信息，利用紅外線傳感器可實現(xiàn)無接觸測量． 4．生物傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)特性做成的，用以檢測與識別生物體內(nèi)化學成分的傳感器． 日常生活中，有很多不必直接接觸就可以控制的機器，例如用紅外線控制電視的開關、聲控照明燈等． [基礎自測] 1．思考判斷 (1)傳感器是一種聯(lián)絡傳遞感性的設備．() (2)傳感器是一種感知、探測物理量的工具．() (3)傳感器能將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成電學量．(√) (4)光敏電阻受到的光照越強，電阻越?。?√) (5)非接觸式測溫儀不用直接接觸就能感知人的體溫，是應用了光敏電阻作為敏感元件．() (6)熱敏電阻一定是隨溫度的升高其阻值增大．() [提示]　(1)傳感器是能感受外界信息并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的裝置． (2)傳感器是能將外界信息轉(zhuǎn)化為可用輸出信息的設備． (5)非接觸式測溫儀應用了紅外線傳感器． (6)負溫度系統(tǒng)熱敏電阻隨溫度升高阻值減小． 2．關于傳感器及其作用，下列說法正確的是(　　) A．傳感器一定是把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量 B．傳感器一定是把非電學量轉(zhuǎn)換為電路的通斷 C．傳感器把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量是為了方便地進行測量、傳輸、處理和控制 D．電磁感應是把磁學量轉(zhuǎn)換為電學量，所以電磁感應也是傳感器 C　[傳感器是指一種元件或裝置，它能感受力、溫度、光、聲、磁、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷；其作用和目的是更方便地測量、傳輸、處理、控制非電學量，找出非電學量和電學量之間的對應關系．電磁感應是原理，不是元件和裝置，不能稱為傳感器．故只有C正確．] 3．(多選)關于傳感器的下列說法正確的是(　　) A．電視機遙控器就是一個傳感器 B．傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W量轉(zhuǎn)換為電學量的檢測裝置 C．傳感器是實現(xiàn)信息自動檢測和自動控制的首要器件 D．無人管理的自動灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用 BC　[電視機的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置，不是傳感器，故A錯；自動灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農(nóng)田水分蒸發(fā)情況、自動決定供水和停水的裝置，故D錯．故選B、C.] [合 作 探 究攻 重 難] 對傳感器及工作原理的理解 1．傳感器的定義 能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置，就叫傳感器． 2．應用傳感器的流程 傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成． →→→→ (1)敏感元件是傳感器的核心部分，它是利用材料對某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻等． (2)轉(zhuǎn)換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測物理量滿足一定關系的非電信號轉(zhuǎn)換為電信號． (3)轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換成易于傳播或測量的電學量輸出． 　關于傳感器的作用，下列說法中正確的有(　　) A．通常的傳感器可以直接用來進行自動控制 B．傳感器可以用來采集信息 C．傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為力學量 D．傳感器可以將所有感受到的信號轉(zhuǎn)換為電學量 B　[通常的傳感器輸出的電學信號非常微弱，要經(jīng)過放大，再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作，A錯誤．傳感器通過采集力、溫度、光、聲、磁場、化學成分等信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電阻等電學量或電路的通斷，傳感器并不能將所有非電學信號都轉(zhuǎn)換為電學量，故B正確，C、D錯誤．] 傳感器是一種感受外部信息，并將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置，是實現(xiàn)信息自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié). [針對訓練] 1．(多選)傳感器的作用是采集信息，它能夠?qū)?　　) A．力學量轉(zhuǎn)化為電學量 B．熱學量轉(zhuǎn)化為電學量 C．光學量轉(zhuǎn)化為電學量 D．電學量轉(zhuǎn)化為力學量 ABC　[傳感器的作用就是將非電學量轉(zhuǎn)換為便于測量的電學量或電信號．] 常用傳感器 1．雙金屬片溫度傳感器：利用兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時兩片金屬伸長或縮短量不同而彎曲，從而控制電路的通斷． 應用：電熨斗、恒溫箱等． 2．熱敏電阻溫度傳感器：利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點，在溫度變化時，熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應用：空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒柜等． 3．光敏電阻傳感器：利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強度變化而改變的特點，無光照時，光敏電阻器的電阻值很大，有光照時，光敏電阻器的電阻值變小，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應用：工業(yè)自動化控制、光電計數(shù)器等． 4．紅外線傳感器：接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)換成電信號，從而獲得紅外線輻射源的相關信息． 應用：航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測、自動門、紅外線測溫儀、防盜防火警報器、家用電器遙控器等． 5．另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器等． 　(多選)下列說法正確的是(　　) 【導學號：71082065】 A．熱敏電阻和熱電阻都是溫度敏感元件，二者具有相同的電阻—溫度特性 B．傳感器是由敏感元件、處理電路及輔助電源組成的裝置 C．溫度傳感器是一種將外部溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號的電子裝置 D．向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的設備是一種溫度傳感器 BCD　[熱敏電阻和熱電阻具有不同的電阻—溫度特性．熱敏電阻的特性是電阻值隨溫度升高而減小，而熱電阻的特性是電阻值隨溫度升高而增大，故A錯誤；向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的是一種溫度傳感器，故B、C、D正確．] 傳感器問題的分析思路 不同類型的傳感器，其工作原理一般不同，但所有的傳感器都是把非電學量的變化轉(zhuǎn)換為電學量的變化．因此我們可以根據(jù)電學量的變化來推測相關量的變化． [針對訓練] 2．用遙控器調(diào)換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程．下列屬于這類傳感器的是(　　) A．紅外報警裝置 B．走廊照明燈的聲控開關 C．自動洗衣機中的壓力傳感器裝置 D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 A　[用遙控器調(diào)換電視機頻道的過程，實際就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程．紅外報警裝置是將紅外線轉(zhuǎn)換成電學量，從而引起報警，而遙控器調(diào)換電視機的頻道的過程也是發(fā)出紅外線，故A對；走廊照明燈的聲控開關，實際上是將聲波轉(zhuǎn)化為電信號的過程，故B錯；自動洗衣機中的壓力傳感器裝置，是將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的過程，故C錯；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器，是將溫度轉(zhuǎn)換成電信號的過程，故D錯．] [當 堂 達 標固 雙 基] 1．空調(diào)實際利用了下面哪種傳感器(　　) A．壓力傳感器　　 B．溫度傳感器 C．光傳感器 D．磁傳感器 B　[空調(diào)中利用溫度和濕度傳感器分別“感覺”室內(nèi)的溫度和濕度的變化，故選B.] 2．火災報警器使用的是(　　) A．光傳感器 B．溫度傳感器 C．紅外線傳感器 D．超聲波傳感器 A　[火災時煙霧會使光線發(fā)生變化，引起傳感器報警．] 3．關于傳感器的下列說法正確的是(　　) A．所有傳感器都是由半導體材料做成的 B．金屬材料也可以制成傳感器 C．傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的 D．以上說法都不正確 B　[半導體材料可以制成傳感器，其他材料也可以制成傳感器，所以A錯，B對；傳感器不但能感知電壓的變化，還能感知力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，所以C錯．]