《认识传感器》课件

1.认识传感器第五章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标思维导图1.知道非电学量转换成电学量的技术意义。(物理观念)2.了解传感器在生产、生活中的应用。(物理观念)3.深入认识物理学对现代生活和科技发展的促进作用。(科学态度与责任)课前篇自主预习必备知识一、神奇的传感器1.楼道灯安装了“声控—光控”开关,自动门安装了红外线传感器,酒精检测仪上安装了乙醇传感器。2.传感器能够感受诸如力、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、电流等电学量,或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量,可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。二、传感器的种类根据被测量的不同,可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器;根据具体工作原理的不同,可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。三、传感器的组成与应用模式

自我检测1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因。(1)传感器担负着信息采集的任务,它常常是将电学量转化为力学量。(

)解析

传感器是把非电学量转换为电学量。答案

×(2)干簧管是一种能够感知磁场的传感器,当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通,起到开关的作用。(

)答案

√2.关于传感器的下列说法正确的是(

)A.所有传感器的材料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.传感器都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,如金属氧化物氧化锰就可以制成传感器,所以选项A错误,选项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的变化,所以选项C错误。答案

B课堂篇探究学习探究传感器情境探究干簧管结构:如图甲所示,它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。将干簧管接入图乙电路,当磁铁靠近干簧管时:会发生什么现象,为什么?干簧管的作用是什么?要点提示

灯泡会亮,因为当磁铁靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通;干簧管起到开关的作用,是一种能够感知磁场的传感器。知识归纳1.传感器的工作流程

2.传感器的组成(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、电阻等。实例引导例题全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一,为模仿汽车油表原理,某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图乙所示,其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端,R'是定值电阻,R'≫R。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出),通过观察电压表示数,可以了解油量情况,你认为电压表应该接在图中的

两点之间,请按照你的接法回答:当油箱中油量减少时,电压表的示数将

(选填“增大”或“减小”)。

解析

由题图可知当油箱内液面高度变化时,R的金属滑片将会移动,从而引起R两端电压的变化,且当R'≫R时,UR=IR可视为UR与R成正比,所以电压表应接在b、c两点之间,当油量减少时,电压表示数将增大。答案

b、c

增大变式训练

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,其工作原理如图甲所示,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,电流表示数如图乙所示,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t1到t2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t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动解析

在0~t1内,I恒定,压敏电阻阻值不变,由小球的受力不变可知,小车可能做匀速或匀加速直线运动,在t1~t2内,I变大,压敏电阻阻值变小,压力变大,小车做变加速运动,A、B均错误;在t2~t3内,I不变,压力恒定,小车做匀加速直线运动,C错误,D正确。答案

D随堂检测1.在一些宾馆的洗手间经常装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干。手靠近自动干手机能使传感器工作,是因为(

)A.改变温度

B.改变湿度C.改变磁场

D.改变电容解析

自动干手机是一个电容器,当手靠近时,改变了电容器的电容,自动干手机开始工作,故选D。答案

D2.(多选)传感器担负着信息采集的任务,它可以(

)A.将力学量(如形变量)转变成电学量B.将热学量转变成电学量C.将光学量转变成电学量D.将电学量转变成力学量解析

传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件,故选项A、B、C对,D错。答案

ABC3.(多选)关于干簧管,下列说法正确的是(

)A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C.干簧管接入电路中相当于开关的作用D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的解析

干簧管能感知磁场,是因为当两个簧片处于磁场中时,两个簧片被磁化而接通,所以是作为开关来使用的,当磁场靠近或远离的时候,就会实现闭合或断开。答案

CD4.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解析

传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等,A错误,B正确;传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,C错误;水银温度计根据热胀冷缩来测量温度,不是传感器,D错误。答案

B5.许多办公楼及宿舍楼楼道中的电灯白天不亮,到了晚上能够自动做到“人来即亮,人走即灭”,其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器,下列有关该传感器的说法正确的是(

)A.该传感器能够测量的物理量是位移和温度B.该传感器能够测量的物理量是位移和光强C.该传感器能够测量的物理量是光强和声音D.该传感器能够测量的物理量是压力和位移解析

楼道中安装了自动灯光控制系统,白天灯不亮与光传感器有关;晚上有人经过时,灯自动亮起来,与声音有关,是声传感器,所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音,C正确。答案

C知识点1

认识传感器1.[北京朝阳区期末考试]下列传感器能够将力学量转换为电学量的是(

)

CA.光敏电阻B.干簧管C.电阻应变片D.霍尔元件

2.传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制各项参数。下列说法正确的是(

)

BA.电容式位移传感器是通过改变两极板电压改变电容的B.光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号C.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号D.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用了温度传感器【解析】

电容式位移传感器是通过改变两极板电容改变电压的，故选项A错误；光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号，故选项B正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故选项C错误；全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用了压力传感器，故选项D错误。知识点2

光敏电阻3.[江苏南通期末考试]如图所示为火灾报警器的部分电路，下列说法正确的是(

)

C

√√知识点3

金属热电阻和热敏电阻5.（多选）金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，所以都可以用于制作温度传感器。它们的电阻随温度的变化规律如图所示。下列说法正确的是(

)

√√

B

知识点4

霍尔元件

√

知识点5

电容式传感器8.如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧另一端与电容器均固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框左右移动（不能上下移动），电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是(

)

A.汽车保持静止时，电容器不带电B.汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同C.汽车由静止突然向右加速，电路中有逆时针方向的电流D.汽车向右做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流√

A

D

知识点6

电阻应变片、力传感器

√

12.[陕西西安期末考试]某位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重球，力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，下列关于小车的判断正确的