第五章傳感器1．認識傳感器課前預(yù)習(xí)反饋

知識點

11．傳感器的應(yīng)用實例(1)樓道的燈安裝了“_____________”開關(guān)。這個開關(guān)會感知環(huán)境的明暗和聲音的強弱。(2)自動門裝有一種裝置，這種裝置就是_______________。(3)酒精檢測儀上裝有“_____________”，它能感知乙醇的濃度。2．傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等__________，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的___________輸出的一類器件或裝置。神奇的傳感器聲控—光控紅外線傳感器乙醇傳感器被測量可用信號3．非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義：把___________轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的_______，可以很方便地進行測量、傳輸、處理和_______?！号幸慌小?1)傳感器的功能與人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等功能相似。()(2)傳感器擔(dān)負著信息采集的任務(wù)，它常常是將電學(xué)量轉(zhuǎn)化為力學(xué)量。()(3)敏感元件是指能直接感受或響應(yīng)外界被測電學(xué)量的部分。(

)(4)話筒是一種能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器。(

)√××√非電學(xué)量通斷控制知識點

21．物理傳感器根據(jù)物質(zhì)的___________或___________制作而成，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等。2．化學(xué)傳感器利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機或有機化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為_________，如離子傳感器、氣體傳感器等。3．生物傳感器利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和測定生物化學(xué)物質(zhì)，如酶傳感器、_________傳感器、_______傳感器等。傳感器的種類物理特性物理效應(yīng)電信號微生物細胞『選一選』(多選)關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是(

)A．傳感器一般是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷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)量是為了方便進行測量、傳輸、處理和控制D．電磁感應(yīng)是把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，所以電磁感應(yīng)也是傳感器答案：AC解析：根據(jù)傳感器的概念和工作原理可以判斷A、C正確，B錯誤；電磁感應(yīng)是一種現(xiàn)象，既不是器件，也不是裝置，不能稱為傳感器，D錯誤?！合胍幌搿煌砩仙蠘菚r，隨著發(fā)出的腳步聲響，樓梯燈亮了；登上一層樓，燈光照亮一層樓，而身后的燈則依次熄滅，這種樓梯燈好像能“聽到”我們的到來，能“看見”我們的離去，其中的原因是什么呢？答案：見解析解析：電路中安裝了光聲控延時開關(guān)，光聲控延時開關(guān)中安裝有光敏感元件，用于感知外界光線的強弱。還安裝有聲敏感元件，用于感知外界聲響。當(dāng)白天外界光線較強時，光聲控延時開關(guān)總處于斷開狀態(tài)，燈不亮；當(dāng)夜晚光線較弱且有聲響時，光聲控延時開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，燈亮，延時一段時間后，開關(guān)斷開，燈熄滅。知識點

31．傳感器的基本部分：由___________、___________組成。2．傳感器原理：傳感器感受的通常是___________，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是_________，如電壓值、電流值、電荷量等，這些輸出信號是非常微弱的，通常要經(jīng)過_______后，再送給_______系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作。傳感器的組成與應(yīng)用模式敏感元件轉(zhuǎn)換元件非電學(xué)量電學(xué)量放大控制敏感轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換課內(nèi)互動探究探究

神奇的傳感器1．傳感器的作用：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)換成可用的輸出信息的器件和裝置，叫作傳感器。傳感器是各種測量和自動控制系統(tǒng)的“感覺器官”。2．傳感器的分類(1)按工作原理分：電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電式、磁電式等傳感器。要|點|提|煉(2)按感受物理量分：力、速度、位移、溫度、流量、煙霧等傳感器。(3)按輸出信號分：開關(guān)型、模擬型、數(shù)字型傳感器。(4)根據(jù)檢測量的不同，可將傳感器分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器。1．某同學(xué)擬設(shè)計一個汽車超載自動報警裝置，以更好地保障道路交通安全。該同學(xué)應(yīng)選擇的傳感器是(

)A．濕度傳感器 B．壓力傳感器C．聲音傳感器 D．氣體傳感器答案：B解析：汽車超載自動報警裝置與電子秤的工作原理類似，當(dāng)其受到壓力的作用時，會顯示相應(yīng)的壓力值大小，當(dāng)示數(shù)超過規(guī)定的壓力值時，會觸發(fā)報警裝置報警，所以應(yīng)用的是壓力傳感器，選項B正確。典|例|剖|析(2024·江蘇揚州中學(xué)期中)現(xiàn)代生活離不開智能手機，手機中有很多特殊功能需要傳感器來實現(xiàn)。例如當(dāng)人將手機靠近耳朵附近接聽電話時，手機會自動關(guān)閉屏幕從而達到省電的目的，實現(xiàn)這一功能可能用到的傳感器為(

)A．光傳感器和位移傳感器B．磁傳感器和溫度傳感器C．磁傳感器和聲傳感器D．壓力傳感器和加速度傳感器答案：A對點訓(xùn)練?解析：當(dāng)人將手機靠近耳朵附近接聽電話時，改變了手機距離人體的距離，并且耳朵可能擋住了部分光線，所以可能用到的傳感器為光傳感器和位移傳感器，A正確；當(dāng)人將手機靠近耳朵附近接聽電話時，沒有發(fā)生磁場的變化，也沒有產(chǎn)生特別的壓力，B、C、D錯誤。探究

傳感器的組成及工作過程1．傳感器的組成(1)敏感元件相當(dāng)于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應(yīng)(如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等)制成的。(2)轉(zhuǎn)換元件是傳感器中能將敏感元件輸出的，與被測物理量成一定關(guān)系的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的電子元件。要|點|提|煉(3)轉(zhuǎn)換電路是將轉(zhuǎn)換元件輸出的不易測量的電學(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測量的電學(xué)量，如電壓、電流、電阻等。2．工作過程2．關(guān)于物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器的下列說法中，正確的是(

)A．物理傳感器是利用材料的某種物理性質(zhì)工作的，因而只能用于機械加工行業(yè)不能用于化工領(lǐng)域B．化學(xué)傳感器是利用某種化學(xué)反應(yīng)來工作的，因而只能輸出某種化學(xué)物質(zhì)而不能輸出電學(xué)量C．生物傳感器的適用范圍廣，可在任意溫度條件下工作D．生物傳感器由于含有生命物質(zhì)，因而對使用傳感器的環(huán)境條件有一定要求典|例|剖|析答案：D解析：不論哪種傳感器都可以將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量輸出，故B錯誤；物理傳感器在化工領(lǐng)域也可以使用，如溫度傳感器等，故A錯誤；生物傳感器能夠使用的前提是感受器中的生命物質(zhì)保持生物活性，故C錯誤，D正確。傳感器問題的三點注意(1)不同的傳感器的原理不同，但都是通過敏感元件和轉(zhuǎn)換元件把非電學(xué)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量的變化。(2)傳感器輸出的電學(xué)量可能為電流、電壓、電路通斷等，不一定是電壓。(3)敏感元件只是傳感器的一個關(guān)鍵部分并不一定就是一個完整的傳感器。

目前許多手機都有指紋解鎖功能，常用的指紋識別傳感器是電容式傳感器，如圖所示。指紋的凸起部分叫作“脊”，凹下部分叫作“谷”，傳感器上有大量面積相同的小極板，當(dāng)手指貼在傳感器上時，這些小極板和與之正對的皮膚表面就形成了大量的小電容器，由于距離不同，所以這些小電容器的電容不同。此時傳感器給所有的小電容器充電達到某一電壓值，然后開始放電，其中電容值較小的小電容器放電較快，于是根據(jù)放電快慢的不同，就可以探測到脊和谷的位置，從而形成指紋的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)以上信息，下列說法中正確的是(

)對點訓(xùn)練?A．在谷處形成的小電容器電容較大B．在谷處形成的小電容器放電較慢C．在脊處形成的小電容器充電后帶電荷量較大D．潮濕的手指對指紋識別沒有任何影響答案：C課堂小結(jié)核心素養(yǎng)提升聲傳感器——電容式話筒1．話筒把聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。2．結(jié)構(gòu)組成如圖所示為電容式話筒的組成結(jié)構(gòu)示意圖。話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層。膜后相距幾十微米有一個金屬片(固定電極)，它們構(gòu)成電容器的兩個極板。3．工作原理電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關(guān)系來工作。(多選)電容式話筒的保真度比動圈式話筒好，其工作原理如圖所示。Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電。當(dāng)聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流。在膜片向右運動的過程中(

)A．電容變大B．電容變小C．導(dǎo)線AB中有向左的電流D．導(dǎo)線AB中有向右的電流答案：AC案例解析：聲波使膜片向右振動，MN間距減小，電容變大，A正確，B錯誤；由Q＝CU知C變大，由圖可知U不變，則Q變大，繼續(xù)充電，則導(dǎo)線AB中有向左的電流，C正確，D錯誤。課堂達標檢測一、神奇?zhèn)鞲衅?．下列關(guān)于傳感器的說法，正確的是(

)A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的B．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件C．話筒中的傳感器將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號D．傳感器能將非電學(xué)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電學(xué)量或者電路的通斷答案：D解析：傳感器材料有半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機材料等，A錯誤；電視遙控接收器的主要元件是紅外線傳感器，B錯誤；話筒中的傳感器是聲傳感器，它將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號，C錯誤；傳感器能將非電學(xué)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，D正確。2．(2024·甘肅臨夏高二期末)關(guān)于傳感器、電磁場、無線電波的發(fā)射和接收，下列說法正確的是(

)A．電子秤應(yīng)用的是壓力傳感器，電飯鍋通過溫度傳感器實現(xiàn)溫度的自動控制B．人民幣的防偽利用了紫外線的化學(xué)作用，紫外線能使熒光物質(zhì)發(fā)光C．電磁波盡管是一種物質(zhì)，但不能在真空中傳播D．無線電波的傳播方式只有天波和地波，手機接收的信號屬于長波段的無線電波答案：A解析：電子秤應(yīng)用的是壓力傳感器，電飯鍋通過溫度傳感器實現(xiàn)溫度的自動控制，故A正確；人民幣的防偽利用了紫外線的瑩光效應(yīng)，紫外線的能量被熒光物質(zhì)吸收后，將其轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)的能量，然后在短時間內(nèi)重新輻射出可見光，故B錯誤；電磁場本身就是一種物質(zhì)，可以不依賴其他物質(zhì)傳播，因此，電磁波可以在真空中傳播，故C錯誤；無線電波的傳播方式有天波、地波、直射波和散射傳播四種方式，而手機接收的信號屬于微波段的無線電波，故D錯誤。3．(2024·福建龍巖高二期中)人類發(fā)射的繞地球運轉(zhuǎn)的航天器，所需要的電能主要由太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能得到，因此要求太陽能電池板總是對準太陽，為達到這一要求應(yīng)利用下列哪種傳感器來感知太陽的方位(

)A．溫度傳感器 B．力傳感器C．生物傳感器 D．光傳感器答案：D解析：太陽能電池是通過光電轉(zhuǎn)換裝置把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，供航天器使用的，因此需要使用光傳感器，來感知太陽方位，故選D。二、傳感器組成與應(yīng)用模式4．關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是(

)A．通常的傳感器可以直接用來進行自動控制B．傳感器可以將感受到的一些信息轉(zhuǎn)換為電學(xué)量C．傳感器可以將所有感受到的信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量D．以上說法均不正確答案：B解析：傳感器不能直接用來進行自動控制。傳感器主要用來接收信息，并將接收到的信息轉(zhuǎn)換成便于測量的電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，但并不是將其感受到的所有信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，B正確。5．在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設(shè)計了一種報警裝置，電路如圖所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報，此時(

)A．RM變大，且R越大，U增大越明顯B．RM變大，且R越小，U增大越明顯C．RM變小，且R越大，U增大越明顯D．RM變小，且R越小，U