高中人教版 (2019)1 认识传感器示范课ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)1 认识传感器示范课ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，知识概览，一传感器的种类等内容，欢迎下载使用。

目 标 素 养1.了解传感器的定义,感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义。2.知道将非电学量转化为电学量的意义。3.知道传感器的组成与应用模式。
一、神奇的传感器1.传感器的定义。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。2.非电学量转换为电学量的意义。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1.物理传感器:利用物质的物理特性或物理效应制作而成的传感器,如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。2.化学传感器: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的传感器,如离子传感器、气体传感器等化学传感器。3.生物传感器:利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质的传感器,如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。
微思考1在门口前面放置一障碍物,会发现门不停地开关,这是由于在门上装有什么传感器?提示:在门口前面放置一障碍物,门不停地开关,说明门口有一个光传感器。
三、传感器的组成与应用模式1.传感器的组成。(1)传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。(2)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。(3)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。例如,热电偶、压电晶体等都是这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器。
2.信号调整与转换电路。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。
3.传感器应用的一般模式。
微思考2当你走近某些宾馆、酒楼的大门时,门会自动为你打开;当你走进门之后,门又在你身后自动关上。你觉得这可能是将哪种外界信息转换为有用的信息?提示:自动门的自动控制要求灵敏、可靠,若以温度控制,人的体温与夏季气温接近,则在夏季自动门将无法使用。自动门实际使用的是红外线传感器,红外线属于不可见光,人在白天或黑夜均发出红外线,传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机,实现自动开、关门。
重难归纳1.人的感觉器官与传感器的类比。
2.生活中常见传感器。
如图所示的机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。该机器人“眼睛”用的是什么传感器?
提示:该传感器可以作为机器人的眼睛,则说明它应是通过感光原理来确定障碍物的,故应为光传感器。
典例剖析【例1】 一台电风扇,只有白天有人接近时,电风扇才转动,实现这一功能所需要的传感器为(　　)A.声传感器和温度传感器B.光传感器和红外线传感器C.温度传感器和触发传感器D.声传感器和触发传感器答案:B解析:白天电风扇才转动和光传感器有关;有人接近时,电风扇才转动,与人体向外辐射的红外线有关,是红外线传感器,选项B正确。
学以致用1.交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是(　　)A.温度传感器B.压力传感器C.湿度传感器D.气体传感器答案:D
二 传感器的工作原理
重难归纳1.传感器的核心元件。(1)敏感元件:相当于人的感觉器官,直接感受被测量,并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量。(2)转换元件:也称为传感元件,通常不直接感受被测量,而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。(3)信号调整与转换电路:将转换元件输出的电学量放大或转换成易于测量的电学量,如电压、电流等。
2.传感器的工作原理。传感器感受的通常是非电学量,如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等,而它输出的通常是电学量,如电压、电流、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作,传感器的工作原理如下所示:非电学量→敏感元件→转换元件→信号调整与转换电路→电学量
如图电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场,在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。
由以上信息,思考:(1)电容式触摸屏的两个极板分别是什么? (2)手触摸屏幕如何改变了电容的大小?(3)该传感器将什么物理量转变为电信号?
提示:(1)电容式触摸屏在原理上把人的手指当作一个电容器元件的一个极板,把导体层当作另一极板。(2)手指和屏的接触面积大小会影响到电容大小,接触面积越大,即两极板的正对面积越大,电容越大。(3)将手指对屏的压力转变为电信号。
典例剖析【例2】 (2023·陕西榆林高二期末)下列关于传感器的说法正确的是(　　)A.金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器B.电饭锅是通过压力传感器实现温度的自动控制C.干簧管是一种能够感知电场的传感器D.火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了压力传感器答案:A
解析:金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件,是可以将热学量转换为电学量的传感器,选项A正确;电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制,选项B错误;干簧管是一种能够感知磁场的传感器,选项C错误;火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器,在发生火灾时有烟雾挡住了光传感器接收光源,选项D错误。
规律总结对传感器的进一步理解。 (1)不同的传感器的原理不同,但都是通过敏感元件感受被测非电学量的。 (2)传感器输出的可能为电流、电压、电路通断等,不一定是电压。 (3)敏感元件只是传感器的一个关键部分,并不一定就是一个完整的传感器。
学以致用2.图甲为一种家用门磁防盗报警器,由磁条和主机组成,门窗均可使用。乙图为其简化示意图,安装时,将磁条固定在门框上,主机安装在与其等高的门板边缘,门关上时,两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是(　　)
A.触发器内是一个开关,当主机与磁条靠近时,开关是断开的B.触发器可以由铜制成C.磁条的两极对调后,该报警器不能正常工作D.本装置是利用电流的磁效应工作的答案:A
解析:门关上时,磁条与主机刚好靠在一起,此时报警器不工作,说明电路是断开的;当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声,说明此时触发器内开关是闭合的,选项A正确。触发器与磁条之间存在磁力的作用,所以触发器不可能是铜制成的,因为铜没有磁性,选项B错误。无论磁条哪个磁极靠近触发器,都存在磁力作用,所以两极对调后,该报警器仍能正常工作,选项C错误。本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的,选项D错误。
1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量,其工作过程可能是(　　)A.将力学量(如形变量)转换成磁学量B.将电学量转换成热学量C.将光学量转换成电学量D.将电学量转换成力学量答案:C解析:传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电路的通断的一类元件,故只有选项C正确。
2.右图是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层,膜后相距几十微米处有一金属板,金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极板,在它们之间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在电路中的其他量发生变化,声音信号被话筒转化为电信号。导致电容变化的原因可能是电容器(　　)A.两板间的距离变化B.两板的正对面积变化C.两板间的介质变化D.两板间的电压变化答案:A
解析:人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使金属层与金属板间的距离发生变化,引起电容变化,使声音信号被话筒转化为电信号,选项A正确,B、C、D错误。
3.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机,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。手靠近干手机能使传感器工作,是因为(　　)A.改变湿度B.改变温度C.改变磁场D.改变电容答案:D解析:手靠近干手机后,使电容式传感器的电容改变,干手机内的电热器工作。
4.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程,下列属于这类传感器的是(　　)A.红外报警装置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答案:A
解析:红外报警器是当有人或物通过时,将红外线遮住从而使得光信号被遮住,光电效应装置无电流通过,红外报警器则通过另外的装置做出一定的动作,是将光信号转换为电信号的过程,选项A正确。而选项B是将声音信号转换为电信号的过程。选项C是利用压力来传递信息的过程。选项D是通过温度来控制的过程。
5.关于传感器,下列说法不正确的是(　　)A.传感器是将非电学量转化为电学量的装置B.压力传感器是将力学量转化为电学量的装置C.话筒中的传感器将电信号转化成声音信号D.传感器广泛应用于信息采集系统答案:C