第五章　1　认识传感器　2　常见传感器的工作原理及应用-物理人教版选择性必修第二册

1认识传感器2常见传感器的工作原理及应用[学习目标]1.知道什么是传感器，了解传感器的种类.2.知道传感器的组成与应用模式.3.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片的工作原理及应用．一、传感器及其工作原理1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等________量，或转换为电路的________．2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、________、处理和________．3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由____________、____________组成．4．传感器应用的一般模式二、光敏电阻光敏电阻在被光照射时__________发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为________这个电学量．三、金属热电阻和热敏电阻1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的________而增大，利用这一特性，金属丝可以制作________传感器，称为热电阻．2．热敏电阻：用________材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而________．四、电阻应变片1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象．2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和________________，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的____________．3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为________这个电学量．判断下列说法的正误．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．()(2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大．()(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．()(4)电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化．()一、传感器导学探究干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？知识深化1．传感器的核心元件(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：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、电阻等．2．传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．传感器的工作原理如下所示：eq\x(非电学量)→eq\x(敏感元件)→eq\x(转换元件)→eq\x(转换电路)→eq\x(电学量)例1关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料制成的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．水银温度计是一种传感器例2(2021·应城第一高级中学高二期末)传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是()A．给货车称重的地磅使用了光传感器B．酒店大厅的自动门使用了力传感器C．空调的控温系统使用了温度传感器D．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器二、光敏电阻导学探究在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？知识深化1．光敏电阻一般由半导体材料制成，当半导体材料被光照射时，载流子增多，导电性能明显增强，光敏电阻把光照的强弱转换为电阻的大小．2．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而明显减小．例3如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻，光照强度增大时，其阻值减小．现增加光照强度，则下列判断正确的是()A．B灯变暗，A灯变亮B．R2两端的电压变大C．B灯变亮，A灯变暗D．电源的总功率变小三、金属热电阻和热敏电阻导学探究如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在RT上擦一些酒精，多用电表指针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，多用电表指针将如何偏转？知识深化1．金属热电阻：金属导体的电阻随温度的升高而增大，如图图线①所示．2．热敏电阻(1)热敏电阻指用半导体材料制成，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻．如图图线②所示为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线．(2)热敏电阻分正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两类，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻．例4(多选)电阻R随温度T变化的图像如图所示．下列说法正确的是()A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高例5(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时()A．电容器C的带电荷量增大B．理想电压表的示数增大C．电容器C两板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大四、电阻应变片导学探究如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理．例6压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机