18-19第4章43用传感器做实验44信息时代离不开传感器

1、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1. 知识脉络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.f温度传感器常用传感器1*力传感寐H3.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一|随疯页的传感器1-1信息时代|,智能传感器分析.（重点）自主预习探新知知识梳理、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.温度传感器中用丁测温的敏感元件是热敏电阻、它由铀金属制成.钳金届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.

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届材料的形变，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届电阻应变片，在外力作用下电阻丝的长度和截面改变引起电阻变化.3. 磁传感器一一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4-3-1所示，E、F问通入包定电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,则M、N问出现霍尔电压Uh,Uh=Kh.图4-3-1二、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

3、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) 洒精浓度测试仪：敏感元件是洒精传感器.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丁一身，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.主要应用丁地球资源勘测、环境监控、气象预报、军事侦察等.基础自测1

4、. 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.(X)【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.(3(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

5、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.下列关丁数字跑道的说法正确的是（）【导学号：53932103A.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

6、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丁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.合作探究玫重难j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

7、各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机等）的温度控制器、包温箱等.2. 力传感器的原理如图4-3-2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.图4-3-23. 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）霍尔效应：如图4-3-3所示，在金届薄片相对的两侧面通以控制电流I,在与薄片垂直方向施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直丁电流和磁场方向的另外两个侧面将产生与控制电流和磁场成正比的电动势Uh,这种现象称为霍IB尔效应，即Uh=Rh.图4-3-3卜例（多选）如图4-3-4所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果

8、用d表示薄片的厚度，Rh为霍尔系数，对丁一个霍尔元件d、Rh为定值，如果保持I包定,则可以验证Uh随B的变化情况.以下说法中正确的是（工作面是指较大的平面）（）图4-3-4A. 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，Uh将变大B. 在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C. 在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D.改变磁感线与霍尔元件工作面的火角，Uh将发生变化ABD将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I包定，由公式Uh=籍¥旦知Uh将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面

9、垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直丁南北时，才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的火角，B在垂直工作面方向上的大小发生变化，Uh将发生变化，选项D正确.针对训练1.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便丁测量的量(通常是电学量),如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量.热敏电阻随温度变化的图像如图4-3-5甲所示，图4-3-5乙是由热敏电阻Ri作为传感器制作的简单自动报警器线路图.问：甲乙图4-3-5(1) 为了使温度过高时报

10、警器铃响，c应接在熬填“a”或“b”).(2) 若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向(选填“左”或“右”)移动.【解析】(1)温度升高热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强，要使温度过高时报警器报警，c应接在a处.(2)滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大的电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左移动可以提高报警器的报警温度.【答案】(1)a(2)左信息时代离不开传感器1. 生活中的传感器(1) 与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消蠹碗柜等，都用到温度传感器.(2) 红外传感器：自动门、家电遥控器、生命

11、探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等.(3) 照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等.2. 农业生产中的传感器（1）湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水.（2）温度传感器和湿度传感器：可对上白个点进行温度和湿度监测.由丁有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象.3. 工业生产中的传感器（1）生产的自动化和半自动化.用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作.各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等.（2）在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位

12、移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工.4. 飞向太空的传感器在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应用得较多，在运载火箭、载人飞船中，都应用了大量的传感器供遥测和遥控系统使用.这些传感器对控制航天器的姿态、接收和发送信息、收集太空数据等都有重要作用.在载人飞船中还使用一类测量航天员各种生理状况的生理传感器，如测量血压、心电图、体温华电饭煲的工作原理如图4-3-6所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、Ri和黄灯组成.工作（加热）部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，Si是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103C）时，自动断开，且不能自动复位（闭合）,S2是

13、一个双金届片自动开关，当温度达到70C80C时，自动断开，低丁70C时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以Ri、R2起乍用，R3是发热电阻，由丁煮饭前温度低丁70C,所以S2是（填“断开的”或“闭合的”）.接通电源并按下Si后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70C80C时，S2断开，当温度达到103C时饭熟，S1断开，当温度降到70C以下时，S2闭合，电饭煲处丁保温状态，由以上描述可知R23（填”或“>”），若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象.图4-3-6【解析】R1、R2起的作用是限流，防止指示灯（泡）因电流过大而烧毁,第6页&是

14、自动控制温度开关，当温度低丁70C时自动闭合，当温度达到70C80C时乂自动断开，使电饭煲处丁保温状态，由丁R3的功率较大，因此R2>R3.由丁开关Si必须当温度达到103C时才自动断开，而水的沸点只有100C,因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后Si才会断开.【答案】见解析（1y专感器的作用就是将非电学量转换为电学量.（2向析自动控制电路时要根据某种逻辑关系，按照一定的顺序进行分析，如由敏感元件t传感元件t控制电路t工作电路t控制目的.针对训练2. 如图4-3-7所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板.平时光电三极

15、管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态.发生火灾时，下列说法正确的是（）【导学号：53932104】图4-3-7A. 进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B. 光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C. 进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D. 以上说法均不正确C由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对.当堂达标固双基1.下列有关传感器的说法中错误的是（）A. 汶川大地震时用的生命探测仪利用了红外传感器B. “嫦娥二号”卫星载的立体相机获取月球数据利用了光传感器C. 电子秤称量物体质量是利用了力传感器D. 火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器D生命探测仪是利用红外传感器，立体相机是利用光学传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警器利用的是光传感器，A、B、C对，D错.（多选）下列传感器中，机器人能应用到的传感器是（）【导学号：53932105】A.视觉传感器B.位移传感器C.压力传感器D.语言识别装置