物理选择性必修 第二册1 认识传感器教课内容ppt课件

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一、什么是传感器1.传感器　　 如:力、速度、加速度、温度、光把被测的非电信息,按一定规律转换成与之对应的　　　信号的器件或装置。 2.生活中常见的传感器(1)自动门:门的上方装有　　　　　传感器。 (2)楼道的声控开关:楼道中安装有　　　传感器。 (3)自动水龙头:水龙头旁边装有　　　　　传感器。 
三、传感器的分类按感知外界信息及变换效应的不同,可将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 如:酸碱度、浓度、气味、味觉等
四、常见传感器的工作原理1.温度传感器(1)热敏电阻温度传感器。热敏电阻由　　　　　　材料制成,其电阻随温度灵敏变化,可分为阻值随温度升高而减小的　　　　　　系数热敏电阻(NTC)和阻值随温度升高而增大的正温度系数热敏电阻(PTC)。 (2)热电阻温度传感器。用　　　　　　制作而成,阻值随温度的升高而　　　　,可用于测温和测量流体的　　　　等。 (3)热双金属片温度传感器。双金属片在温度变化时由于“　　　　　　”不同而产生的　　　　不同,可用来控制电路的　　　　,常用在温度控制装置中。 
2.光传感器(1)材料:金属或半导体。(2)信号转换:光信号转化为　　　　信号(电流、电压)。 3.力传感器(1)装置作用:把力学量转换为电学量。(2)敏感元件:　　　　　　。 (3)信号输出:　　　　　　。 (4)工作原理:
(5)常见应用:电子秤。
情境链接传感器是一种采集信息的重要器件,一种由电容器作为传感器来测定压力变化的电路如图所示,当待测压力F向上压膜片电极时,电路中有电流吗?如果有,流过灵敏电流计的电流方向是从b到a吗?如果没有,请说明理由。
提示 有。根据平行金属板电容表达式 ,若F向上压膜片电极,则两极板的板间距d减小,则电容C增大,电源对电容器进行充电,外电路中产生顺时针方向的瞬时电流,直到再次充满,所以F向上压膜片电极,电路中有从b到a的电流。
教材拓展阅读教材P121“发展空间”——《CCD图像传感器》,请回答:该传感器的作用是什么?
提示 CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。
易错辨析(1)传感器只能感受温度和光两个物理量。(　　)(2)随着光照的增强,光敏电阻的电阻值逐渐增大。(　　)(3)只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。(　　)(4)电子秤使用的测力装置是力传感器,它是把力信号转化为电压信号。(　　)(5)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。(　　)
探究点一　对传感器的认识
为解决楼道里的照明问题,在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接。当楼道内有人走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器是什么传感器?它的输入、输出信号各是什么?
提示 它是声电传感器,输入的是声信号,输出的是电信号。
1.传感器的组成和工作流程(1)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、力敏、湿敏等)制成的。②转换元件:传感器中能将敏感元件输出且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)传感器的工作流程。非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
2.传感器的原理传感器感受的通常是非电学量,如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而输出的通常是电学量,如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的,通常需要经过放大后,再传送给控制系统产生各种控制动作。
【例1】 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(图甲)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,R的金属滑片上移,接入电路的电阻增大,电压表示数将增大。
方法技巧　传感器问题的分析思路(1)明确传感器的类型,了解传感器的工作原理。(2)确定传感器中的什么量变化时可以引起电学量的变化。(3)根据电学量的变化确定相关物理量的变化。
对点演练1关于传感器的应用,下列说法正确的是(　　)A.电熨斗是通过感温铁氧体的作用控制电路的通断的B.电子秤能通过应变片把力这个力学量转换为电学量进行测量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.热敏电阻是把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量的
解析 电熨斗是通过温度传感器来实现温度的自主控制,故A错误;电子秤是通过应变片这个压力传感器把力学量转换为电学量进行测量的,故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C错误;热敏电阻是把光温度这个热学量转换为电阻这个电学量的,故D错误。
探究点二　对敏感元件的认识
电子秤中的力传感器由金属梁和电阻应变片组成,其结构如图所示。在应用电子秤测力时:金属梁的上下表面的应变片是怎样形变的?上下表面的应变片的电阻是怎样变化的?
提示 上表面拉伸,下表面压缩;根据电阻定律可知,上表面应变片的电阻变大,下表面应变片的电阻变小。
光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻对比分析
【例2】 (多选)如图所示,某居住小区门口利用光敏电阻设计了行人监控装置,R1为光敏电阻、R2为定值电阻,A、B接监控装置,则(　　)A.当有人通过而遮住光线时,A、B之间电压升高B.当有人通过而遮住光线时,A、B之间电压降低C.当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压D.当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压
解析 R1是光敏电阻,当有人通过而遮住光线时,R1的阻值变大,回路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故A错误,B正确;由闭合电路的欧姆定律得U=E-I(R1+r),当仅增大R2的阻值时,电路中的电流减小,可得A、B间的电压U增大,故C正确;当减小R2的阻值时,电路中的电流增大,A、B间的电压U减小,故D错误。
对点演练2(多选)热敏电阻与光敏电阻在生活中有很多应用,一个智慧农场利用热敏电阻与光敏电阻感应大棚内温度与光照强度变化的简单电路原理图如图所示,RT为负温度系数热敏电阻(阻值随温度升高而减小),R1为光敏电阻(阻值随光照强度升高而减小),R2和R3均为定值电阻,电源电压保持不变,V为理想电压表。若发现电压表的示数增大,可能发生的情况是(　　)A.大棚内温度升高B.大棚内温度降低C.大棚内光照强度增强D.大棚内光照强度减弱
解析 大棚内温度升高,RT阻值减小,根据串反并同可知,与它串联的电压表示数增大,故A正确;大棚内温度降低,RT阻值增大,根据串反并同可知,与它串联的电压表示数减小,故B错误;大棚内光照强度增强,R1阻值减小,根据串反并同可知,与它并联的电压表示数减小,故C错误;大棚内光照强度减弱,R1阻值增大,根据串反并同可知,与它并联的电压表示数增大,故D正确。
1.(传感器的认识)许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的灯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,和光传感器有关;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。
2.(传感器的认识)现代生活离不开智能手机,手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如,当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的,实现这一功能可能用到的传感器为(　　)A.光传感器和位移传感器B.磁传感器和温度传感器C.磁传感器和声传感器D.压力传感器和加速度传感器
解析 当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,改变了位移,并且耳朵可能挡住了光线,所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器,则A正确;当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,没有磁场的变化,也没有产生特别的压力,所以B、C、D错误。
3.(传感器的应用)下图中关于传感器的应用,下列说法正确的是(　　)
A.干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的B.机器人“眼睛”利用了光传感器C.红外测温仪向人体发射红外线,从而测量人体温度D.火灾报警器是通过感知温度触发报警的
解析 干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断,故A错误;机器人“眼睛”利用了光传感器,故B正确;红外测温仪是接受人体向外发射红外线的强弱,从而测量人体温度,故C错误;火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的,故D错误。
4.(热敏电阻)利用金属热电阻和热敏电阻的阻值与温度之间的对应关系,除了可以测量温度,还可以有其他用途。如图所示,一些汽车的低油位报警装置采用热敏电阻来检测油箱的警戒液位,下列说法正确的是(　　)
A.当液面高于热敏电阻时,热敏电阻的热量会被液体带走,温度基本不变,指示灯亮B.给热敏电阻通一定电流,可利用热敏电阻对液体进行快速加热C.当液体减少,液面低于热敏电阻时,热敏电阻温度升高,指示灯亮D.无法通过热敏电阻的阻值变化来判断液面是否低于设定值