高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器课文ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器课文ppt课件，共29页。PPT课件主要包含了神奇的传感器，1声光控开关，汉武帝，红外线传感器，3乙醇传感器，技法点拨，传感器的种类等内容，欢迎下载使用。

一辆遥控小车，可以用手来遥控它的发动与停止，怎样做到的呢？小车上方安装了干簧管，手中隐藏了小此片，它们共同组成了能感应磁场的开关——传感器。
1、传感器的有哪些？ 2、在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量；(3)是如何显示或控制开关的？
传感器：在现代技术中，传感器是指这样一类器件或装置：它能感受诸如力、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。 思考与讨论：传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方用了传感器？ 请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器要起什么作用？
典例精析下列应用了温度传感器的是（　　）A．商场里的自动玻璃门B．夜间自动打开的路灯C．自动恒温冰箱D．楼梯口的夜间有声音时就亮的灯
解析：A、商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，A错误；B、夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；C、自动恒温冰箱是利用了温度传感器，C正确；D、夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，D错误；故选：C。
变式训练关于传感器，下列说法正确的是（　　）A．金属材料不可以制成传感器B．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的D．以上说法都不正确
解析：A、传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A错误；B、光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的，故B正确，D错误；C、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不一定是通过感知电阻的变化来传递信号的，故C错误；故选：B。
传感器：在现代技术中，传感器是指这样一类器件或装置：它能感受诸如力、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。
传感器的种类很多（图5.1-5），作为一门知识密集型技术，它与许多学科有关：有的利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器；有的利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器；有的利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。
在林林总总的传感器世界中，大多数传感器是以物理原理为基础制作的。这类传感器种类最多，应用领域也最广泛。例如，一部普通的智能手机中就安装有十几种传感器（图5.1-6），能感受声音、图像、压力、磁场、加速度等各种信息。它们原理各异，分类方法也不同。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。
典例精析办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，利用了下列哪种传感器（　　）A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器
解析：A、红外线和紫外线都属于电磁波，且红外线的波长比紫外线的长，故A错误；B、紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故B错误；C、额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，体温越高，人体辐射的红外线越强，故C正确；D、任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，等于光速，故D错误。故选：C。
变式训练夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，因为控制路灯的电路中安装了下列哪种传感器（　　）A．温度传感器B．红外线传感器C．光敏传感器D．声音传感器
解析：夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，说明控制电路的是光敏元件，故是光敏传感器。故选：C。
传感器的种类很多，作为一门知识密集型技术，它与许多学科有关：有的利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器；有的利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器；有的利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。
三、传感器的组成和应用模式　
传感器种类繁多，工作原理各异，外观和结构也千差万别，但是，传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。 敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。
应该指出的是，并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如，热电偶（图5.1-7）、压电晶体等都是这种形式的传感器。
被测非电学量信号经敏感元件和转换元件作用后，所输出的电信号一般都很微弱，难以带动执行机构去实现控制动作，因此要通过信号调整与转换电路把这个电信号放大。如果需要远距离传送，还要把它转换成其他电信号以抵御外界干扰。如何应用从传感器获得的信号呢？可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据；也可以用来驱动继电器或其他元件，来执行诸如打开管道的阀门、开通或关闭电动机等动作；还可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令。概括起来，传感器应用的一般模式可如图5.1-8所示。
科学漫步机器人1920 年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小说中构思了一个机器人，名字叫Rbt。它可以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种愿望。
1947 年，世界上第一个机器人在美国诞生。这是一台为反应堆搬运核燃料的简单机器，代替人来从事危险的工作。此后，由于现代制造业的需求，有关机器人的研究迅速发展起来。图5.1-10是几个机器人的实例。根据机器人的结构和功能，可以粗略地把它们分为三代。第一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由内部的计算机安排它的动作，例如汽车生产线上用于点焊的机器人。第二代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。例如，利用光传感器能让机器人沿着地面上画出的白色轨迹运动；利用图像传感器能让机器人产生视觉来识别烧杯和铁块，当它的手拿着烧杯时，力传感器产生触觉会使它的手指感知压力和滑动，从而既能拿住又不会捏碎。第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。它以人工智能理论和现代信息技术为基础，能够自主地从经验中学习，不断完善自身的程序，增强自己的功能。
机器人的种类很多。应用最广泛的是工业机器人，它们能把人从繁重的体力劳动和危险的环境中解放出来，极大地提高了生产率。服务型机器人主要用于清洁、加油、导盲、抢险等方面。它们通常具有一个移动平台，其上有操作臂，还安装了触觉、视觉、听觉及超声测距等传感器，能够识别周边的环境、判断自己的运动。医疗机器人是近些年来发展迅速的一个新领域。医疗机器人能够帮助医生做复杂的手术，减轻医生的疲劳，保证手术的精确和成功。空间机器人是最复杂、最昂贵的机器人，用于探测太空，我国探月工程中使用的玉兔号巡视器（章首图）就是一个典型代表。随着机器人技术的发展与进步，机器人变得越来越“聪明”，它们是否有一天会完全取代人类的工作？人类的前途是否堪忧？实际上，科技本身并没有好坏之分，是人类决定了如何去使用它。面对科技进步，人类应该衡量和思考，该如何运用这些技术才会对社会更有益，使世界变得更加美好。
典例精析关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（　　）A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
解析：传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。所以C正确，ABD错误。故选：C。
变式训练下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（　　）A．用遥控器控制电视机的开关B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
解析：A、电视机遥控器是光传感器，将光信号变成电信号，故A正确；B、声控开关是声音传感器，将声音信号变成电信号，故B错误；C、压力传感装置将压力信号转化为电信号，故C错误；D、温控器是将温度信号转化为电路的通断，故D错误；故选：A。
能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。可见光的波长为 400 〜 760 nm 。科学研究发现，波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色。
对本课程进行小结和回顾：日常的传感器，工业生产传感器的作用，以及这些传感器的基本构成（点出哪些具体组成）；传感器的分类、发展和主要性能指标，传感器的动静态特征，特别是传感器的测量误差计算。