5.1传感器及其工作原理5.2传感器的应用

5.1传感器及其工作原理5.2传感器的应用知识点一传感器及其分类1．定义：能感受被测量的信息，并按照一定的规律转换成电信号的器件或装置。2．传感器的组成：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：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。(2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。(3)转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。3．传感器的分类传感器种类繁多，涉及多个学科领域，根据检测量不同，传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器等。(1)物理传感器：主要利用被测物理量(如：压力、温度、位移、亮度等)变化时，敏感元件的电学量(如电阻、电压、电容等)发生明显变化的特性制成。如：压电传感器、光电传感器、加速度传感器、温度传感器等。(2)化学传感器：主要是基于化学反应的原理。将化学物质的成分、浓度等化学信息转化为电学量的传感器。如：半导体气体传感器、湿敏传感器、离子传感器等。(3)生物传感器：是一种基于酶、抗体和激素等分子识别功能，并将其转换为电信号进行检测的传感器。如：酶传感器、细胞传感器、免疫传感器等。知识点二传感器的原理1．温度传感器的原理(1)温度传感器：将温度变化转换为电学量变化的装置，它利用传感器元件的电学量随温度变化而变化的特性来实现对温度的测量。(2)热敏电阻：利用半导体材料的阻值随温度变化而变化的特性实现对温度的测量，其电阻大小与温度高低有关，温度变化，电阻有明显变化。2．光电传感器的原理(1)光电传感器：将光学量变化转化为电学量变化的装置。(2)光敏电阻：光电传感器的敏感元件，其阻值随光照的增强而减小。知识点三生活中的传感器1．温度传感器的应用电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度相关的家用电器。2．红外线控制器的应用自动门、家电遥控器、生命探测仪、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。3．光敏传感器的应用：照相机等。4．压力传感器的应用：电子秤等。知识点四传感器在工、农业生产和航天航空中的应用1．农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器。2．工业生产中的传感器安全生产中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥和水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)对位移测量，从而实现精密加工。3．航天航空中的传感器飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对航天员的各种生理指标的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等。【课堂练习】1、（多选）关于传感器的作用，下列说法正确的是()A.传感器一般是把非电学量转换为电学量或转换为电路的通断B.传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C.传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制D.电磁感应是把磁学量转换成电学量，所以电磁感应也是传感器2、许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺。在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类()A.物理传感器 B.化学传感器C.生物传感器 D.温度传感器3、额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据。某同学在实验室中用图1所示电路验证额温枪测量温度的准确性，已知电源电动势E＝1.5V，内阻忽略不计，R0＝15Ω，热敏电阻的阻值与温度的关系如图2所示，则：(1)温度越高时，电压表示数________(填“越大”或“越小”)；(2)闭合开关后，发现电压表示数为0.45V，则热敏电阻此时的温度为_________________________℃(保留1位小数)。4、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图(a)所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图(b)所示。下列判断正确的是()A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动5、传感器的种类多种多样，其性能也各不相同。空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作。空调机内使用的传感器是()A.生物传感器 B.红外传感器C.温度传感器 D.压力传感器6、图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得。当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的是()A.电路中电阻越大 B.电路中电阻不变C.电路中电流越小 D.电路中电流越大7、（多选）某学习小组研究学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，报警电铃响起，则下列说法正确的是()A.若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向下移B.若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移C.增大电源电压，会使报警的临界温度降低D.增大电源电压，会使报警的临界温度升高【课后练习】1．(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是()A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量2、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化情况如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是()A.0～t1时间内，升降机一定匀速运动B.0～t1时间内，升降机可能减速上升C.t1～t2时间内，升降机可能匀速上升D.t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升3、如图所示，R1、R2为定值电阻，L为电阻丝，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，下列选项中不正确的是()A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．电阻丝的功率增大D．电路的路端电压增大4．火警报警器的电路示意图如图所示。其中，RT为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器。当传感器RT所在处出现火情时，通过显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A．I变大，U变小 B．I变大，U变大C．I变小，U变小 D．I变小，U变大5．(多选)如图是测试热敏电阻R的实验电路图，滑动变阻器已调节到某一适当的值。实验中观察到当温度升高时灯更亮，对实验现象分析正确的有()A．温度升高，电路中的电流减小B．温度升高，电路中的电流增大C．温度升高，热敏电阻的阻值增大D．温度升高，热敏电阻的阻值减小6．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u1＝2202sin100πtV，则()A．电压表的示数为222VB．在天逐渐变黑的过程中，电流表A2的示数变小C．在天逐渐变黑的过程中，电流表A1的示数变大D．在天逐渐变黑的过程中，电压表V的示数变大7．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A．是力传感器 B．是光传感器C．是温度传感器 D．是声音传感器8．下列关于传感器的说法正确的是()A．话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器9．日常生活中，在机场、车站等交通出入口，使用红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人。关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同10．(多选)图示为某电容传声器的结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间距离增大，则在此过程中()A．膜片与极板间的电容变小B．极板的带电量增大C．膜片与极板间的电场强度增大D．电阻R中有电流通过11．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是