學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高二物理粵教版選修1-1教師用書：第3章第3節(jié)傳感器及其應(yīng)用含解析第三節(jié)傳感器及其應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1。知道傳感器具有將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的特性．對常見的傳感器的種類有所了解．(重點）2.了解溫度傳感器的基本原理．知道溫度傳感器具有將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ埽?重點、難點)3.了解常見傳感器在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和航空航天中的應(yīng)用，體會傳感器的應(yīng)用給人們帶來的方便．一、什么是傳感器1．傳感器是各種測量和自動控制系統(tǒng)的“感覺器官”，能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置．2．傳感器感受的通常是非電學(xué)量,如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等；而它的輸出大多是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷等．二、常用傳感器1．常用的傳感器有溫度傳感器、紅外線傳感器、生物傳感器等．2．溫度傳感器能把溫度的高低轉(zhuǎn)換成電信號，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的，如利用半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻會隨溫度的變化而變化,用它可制作溫度傳感器．3．紅外線傳感器的原理是：接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)化為電信號，從而得到輻射源的相關(guān)參數(shù)或信息，利用紅外線傳感器可實現(xiàn)無接觸測量．4．生物傳感器是利用各種生物或生物物質(zhì)特性做成的，用以檢測與識別生物體內(nèi)化學(xué)成分的傳感器．日常生活中，有很多不必直接接觸就可以控制的機(jī)器，例如用紅外線控制電視的開關(guān)、聲控照明燈等．1．思考判斷(正確的打“√"，錯誤的打“×"）(1）傳感器是一種聯(lián)絡(luò)傳遞感情的設(shè)備． （×）（2）傳感器是一種感知、探測物理量的工具． （×）（3)傳感器能將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量． (√）（4）光敏電阻受到的光照越強(qiáng),電阻越小． (√)(5)非接觸式測溫儀不用直接接觸就能感知人的體溫,是應(yīng)用了光敏電阻作為敏感元件． (×）（6)熱敏電阻一定是隨溫度的升高其阻值增大． (×)［提示]（1）傳感器是能感受外界信息并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的裝置．(2)傳感器是能將外界信息轉(zhuǎn)化為可用輸出信息的設(shè)備．(5）非接觸式測溫儀應(yīng)用了紅外線傳感器．（6）負(fù)溫度系統(tǒng)熱敏電阻隨溫度升高阻值減?。?．關(guān)于傳感器及其作用,下列說法正確的是(）A．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量B．傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電路的通斷C．傳感器把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量是為了方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制D．電磁感應(yīng)是把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，所以電磁感應(yīng)也是傳感器C[傳感器是指一種元件或裝置,它能感受力、溫度、光、聲、磁、化學(xué)成分等非電學(xué)量,并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷；其作用和目的是更方便地測量、傳輸、處理、控制非電學(xué)量，找出非電學(xué)量和電學(xué)量之間的對應(yīng)關(guān)系．電磁感應(yīng)是原理，不是元件和裝置，不能稱為傳感器．故只有C正確．］3．(多選)關(guān)于傳感器的下列說法正確的是（)A．電視機(jī)遙控器就是一個傳感器B．傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的檢測裝置C．傳感器是實現(xiàn)信息自動檢測和自動控制的首要器件D．無人管理的自動灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用BC[電視機(jī)的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置，不是傳感器，故A錯；自動灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農(nóng)田水分蒸發(fā)情況、自動決定供水和停水的裝置，故D錯．故選B、C.］對傳感器及工作原理的理解1．傳感器的定義能像人的感覺器官那樣感受外界信息，并能按照一定的規(guī)律和要求把這些信息轉(zhuǎn)換成可用輸出信息的器件或裝置，就叫傳感器．2．應(yīng)用傳感器的流程傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成．eq\x(非電學(xué)量）→eq\x（敏感元件）→eq\x(轉(zhuǎn)換元件)→eq\x(轉(zhuǎn)換電路）→eq\x（電學(xué)量）（1)敏感元件是傳感器的核心部分,它是利用材料對某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻等．（2)轉(zhuǎn)換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測物理量滿足一定關(guān)系的非電信號轉(zhuǎn)換為電信號．(3)轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換成易于傳播或測量的電學(xué)量輸出．【例1】關(guān)于傳感器的作用，下列說法中正確的有（)A．通常的傳感器可以直接用來進(jìn)行自動控制B．傳感器可以用來采集信息C．傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為力學(xué)量D．傳感器可以將所有感受到的信號轉(zhuǎn)換為電學(xué)量B［通常的傳感器輸出的電學(xué)信號非常微弱，要經(jīng)過放大，再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作，A錯誤．傳感器通過采集力、溫度、光、聲、磁場、化學(xué)成分等信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電阻等電學(xué)量或電路的通斷,傳感器并不能將所有非電學(xué)信號都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量,故B正確，C、D錯誤．］傳感器是一種感受外部信息，并將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置，是實現(xiàn)信息自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)．［跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選）傳感器的作用是采集信息，它能夠?qū)?)A．力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量B．熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量C．光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量D．電學(xué)量轉(zhuǎn)化為力學(xué)量ABC[傳感器的作用就是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為便于測量的電學(xué)量或電信號．]常用傳感器1．雙金屬片溫度傳感器：利用兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時兩片金屬伸長或縮短量不同而彎曲，從而控制電路的通斷．應(yīng)用:電熨斗、恒溫箱等．2．熱敏電阻溫度傳感器：利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點，在溫度變化時,熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化，從而引起電路中電流和電壓的變化．應(yīng)用：空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒柜等．3．光敏電阻傳感器：利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強(qiáng)度變化而改變的特點，無光照時，光敏電阻器的電阻值很大，有光照時，光敏電阻器的電阻值變小，從而引起電路中電流和電壓的變化．應(yīng)用：工業(yè)自動化控制、光電計數(shù)器等．4．紅外線傳感器:接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)換成電信號,從而獲得紅外線輻射源的相關(guān)信息．應(yīng)用：航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測、自動門、紅外線測溫儀、防盜防火警報器、家用電器遙控器等．5．另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器等． 【例2】(多選）下列說法正確的是()A．熱敏電阻和熱電阻都是溫度敏感元件，二者具有相同的電阻—溫度特性B．傳感器是由敏感元件、處理電路及輔助電源組成的裝置C．溫度傳感器是一種將外部溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號的電子裝置D．向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的設(shè)備是一種溫度傳感器BCD[熱敏電阻和熱電阻具有不同的電阻—溫度特性．熱敏電阻的特性是電阻值隨溫度升高而減小，而熱電阻的特性是電阻值隨溫度升高而增大，故A錯誤；向空調(diào)傳遞室內(nèi)溫度信息的是一種溫度傳感器，故B、C、D正確．］傳感器問題的分析思路不同類型的傳感器,其工作原理一般不同，但所有的傳感器都是把非電學(xué)量的變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的變化．因此我們可以根據(jù)電學(xué)量的變化來推測相關(guān)量的變化．［跟進(jìn)訓(xùn)練］2．用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程．下列屬于這類傳感器的是（)A．紅外報警裝置B．走廊照明燈的聲控開關(guān)C．自動洗衣機(jī)中的壓力傳感器裝置D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器A［用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程，實際就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程．紅外報警裝置是將紅外線轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，從而引起報警，而遙控器調(diào)換電視機(jī)的頻道的過程也是發(fā)出紅外線，故A對；走廊照明燈的聲控開關(guān)，實際上是將聲波轉(zhuǎn)化為電信號的過程，故B錯；自動洗衣機(jī)中的壓力傳感器裝置，是將壓力轉(zhuǎn)換成電信號的過程，故C錯；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器,是將溫度轉(zhuǎn)換成電信號的過程,故D錯．]1．空調(diào)實際利用了下面哪種傳感器(）A．壓力傳感器 B．溫度傳感器C．光傳感器 D．磁傳感器B[空調(diào)中利用溫度和濕度傳感器分別“感覺”室內(nèi)的溫度和濕度的變化，故選B。]2．火災(zāi)報警器使用的是()A．光傳感器 B．溫度傳感器C．紅外線傳感器 D．超聲波傳感器A[火災(zāi)時煙霧會使光線發(fā)生變化,引起傳感器報警．]3．關(guān)于傳感器的下列說法正確的是（）A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料做成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞