高中物理 4.4 传感器及其应用课件 教科版选修11.ppt

高中物理 选修1 1 教科版 第4讲传感器及其应用 目标定位 1 知道什么是传感器 知道传感器是由敏感元件 电子线路与控制线路等组成的 2 常见的传感器工作原理及简单应用 一 传感元件与传感器1 能感受到外界作用 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 称为 2 以传感元件为核心 加上相应装置 使之能把被测的信号按一定规律转换成对应的电信号的器件或装置 称为传感器 传感元件 非电 二 传感器类型1 敏感元件 对自然作用反应灵敏 2 变换元件 能把不同形式的作用 信息 特别是力 热 声 光 化学等作用量转换成电学量 想一想 交通警察用的检酒器中使用的应是哪个传感器 它相当于我们人类五大感觉器官的哪一个 答案应用的是气体传感器 相当于我们的嗅觉 三 典型实例 热敏电阻1 随变化阻值发生显著变化的电阻 称为热敏电阻 2 利用热敏电阻可以制成温度报警器 自动控制电路 控制电器的制冷或制热 温度 一 传感器1 传感器的概念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用输出信息的器件或装置 就叫做传感器 传感器是各种测量和自动控制系统的 感觉器官 如图所示 人的五种感觉器官与传感器的比较 2 传感器的特性传感器是这样一类元件 它能够感受诸如压力 温度 光 声 化学成分等非电学量 并能把它们按照一定的规律转换为电压 电流等电学量 或转化为电路的通断 例1 单选 机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物 下列说法有误的是 a 温度传感器让其感知温度变化 此传感器是热敏电阻 阻值一定随温度升高而增大b 光电传感器可以作为眼睛 此传感器若是光敏电阻 阻值一定随光亮度增加而减小c 超声波传感器可以作为耳朵 让其听到常人听不到的声音d 压力传感器可以使其有 手感 答案a 针对训练1 单选 关于传感器的下列说法正确的是 a 所有传感器都是由半导体材料做成的b 金属材料也可以制成传感器c 传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的d 以上说法都不正确 答案b解析半导体材料可以制成传感器 其他材料也可以制成传感器 所以a错 b正确 传感器不但能感知电压的变化 还能感知力 温度 光 声 化学成分等非电学量 所以c错 二 常用传感器及其应用1 温度传感器 1 热电偶 利用温差电效应 用两种不同的金属制成的感温元件 2 金属热电阻 有些金属的电阻随温度的升高而增大 这样的电阻也可以制作温度传感器 称为金属热电阻 金属热电阻的化学稳定性好 测量范围大 但灵敏度不如热敏电阻 3 热敏电阻 由半导体制成 其电阻值随温度变化明显 热敏电阻特性用铂作为材料制成的铂热电阻及铜的电阻随温度变化的曲线 铂铜材料的电阻 温度关系曲线图4 4 2 4 光敏电阻特性 把光照的强弱转换为电阻大小 一般随光照的增强电阻值减小 光敏电阻一般为半导体材料做成 当半导体材料受到光照射时 会有更多的电子获得能量成为自由电子 同时也形成更多的空穴 于是导电性能明显增强 2 压力传感器电容器的电容随两极板间距离的变化而变化 这样可将压力大小转换为电信号 3 双金属温度传感器 原理 把两种不同热膨胀系数的金属片贴合在一起 制成一条双金属片 温度变化时 因为两种金属片膨胀系数不同 两金属片伸长也不同而导致弯曲 使电路的开关闭合或断开 应用 日光灯启动器 电熨斗 电饭锅中的自动控温等 4 红外线传感器红外线传感器接收携带着信息的红外线 转换成电信号 从而得知辐射源的相关参数或信息 利用红外线传感器可实现无接触测量 自然界几乎所有的物体都能辐射波长在0 75 m 1000 m的电磁波即红外线 因此红外线传感器不仅被广泛用于航空摄影 卫星遥感 遥测等高科技领域 也被广泛用于日常生活中 自动门 生命探测器 非接触式红外测温仪 家电遥控系统以及防盗 防火报警器等均使用了红外线传感器 5 生物传感器生物传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的 用以检测与识别生物体内化学成分的传感器 生物或生物物质主要是指各种酶 微生物 抗体等 分别对应酶传感器 微生物传感器 免疫传感器等等 生物传感器最典型的应用是在医疗卫生行业 医院中各种进行生化分析检验的仪器大多要用到生物传感器 6 化学传感器化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的传感器 在环境保护 火灾报警 医疗卫生和家用电器方面有广泛应用 如气敏传感器 湿敏传感器等 例2 单选 2013 江苏省扬州市学业水平考试模拟 在现代生活中 许多地方需要传感器 例如 电冰箱制冷系统的自动控制就要用到 a 压力传感器b 声传感器c 光传感器d 温度传感器答案d 针对训练2 单选 如图4 4 3是一个自动门红外线传感器安装示意图 下列说法不正确的是 图4 4 3 a 当人进入位置 时 传感器会启动门b 当人进入位置零时 电动门停止运动c 当人在位置 以外时 门关闭d 此红外线传感器只能在白天应用答案d 解析利用红外线传感器可进行非接触测量 自然界几乎所有的物体