2018版高中物理第5章传感器及其应用5.1揭开传感器的“面纱”学案鲁科版选修3_.pdf

第 1 讲 揭开传感器的“面纱”第 1 讲 揭开传感器的“面纱” 目标定位 1.知道什么是传感器，了解传感器的基本构成及各部分作用.2.知道非电学量转 化成电学量的技术意义.3.通过动手操作体会传感器的工作原理 一、什么是传感器 1定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置 2作用：传感器在自动测量和自动控制系统中担负着信息采集和转化任务，把非电学量转化 为电学量 二、种类繁多的传感器 1常见传感器及特点 常见传 感器 原理举例特点 物理传 感器 利用物质的物理性质 和物理效应感知并检 测出待测对象信息 电容传感器、电感传感 器、光电传感器、压电 传感器等 品种多、应用广、发展快 化学传 感器 利用化学反应识别和检测 信息 气敏传感器、湿敏传感器 广泛应用于环保、火灾 报警、医疗卫生 生物传 感器 利用生物化学反应识别和 检测信息 组织传感器、 细胞传感器、 酶传感器 含有生命物质，专一性 好，易操作、快速、准 确 2.传感器的一般结构 一、对传感器的正确理解 1传感器的原理 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 大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等 处理后，再通过控制系统产生各种控制动作 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的 (3)是如何显示的或如何控制开关的 例 1 下列关于传感器的说法中正确的是( ) A所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B金属材料也可以制成传感器 C传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D以上说法都不正确 答案 B 解析 半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可 以制成温度计，A 错误，B 正确 ； 传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、 化学成分等非电学量，C 错误 二、常见的传感器 1与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度 传感器 2红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警 器等 3照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等 4农业生产中的传感器 (1)湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水 (2)温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温度和湿度监测由于有了十分先进可靠的 测试技术，有效地减少了霉变现象 5工业生产中的传感器 (1)生产的自动化和半自动化用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统， 代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作各种传感器使生产的自动运行保持在最 佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等 (2)在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零 部件的精密加工 例 2 下列仪器或装置不是利用传感器的是( ) A汽车防盗报警器 B宾馆房间内的火灾报警器 C工兵用的地雷探测仪 D用钥匙打开房门 答案 D 解析 A、B、C 三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置，都是利用了传感器用钥匙打 开房门是利用了机械原理，不是利用的传感器 例 3 如图 1 所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流 输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是( ) 图 1 A电吉他是光电传感器 B电吉他是温度传感器 C电吉他是声音传感器 D弦改用尼龙材料，原理不变 答案 C 解析 由电吉他发声原理可知是将声音的变化转变为电流的变化，C 对，A、B、D 错 对传感器的理解 1关于传感器的作用，下列说法正确的是( ) A通常传感器可以直接用来进行自动控制 B传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量 C传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量 D以上说法均不正确 答案 B 解析 传感器主要是用来采集信息，并将采集到的信息转换成便于测量的量；但并不是将其 感受到的所有信息都转换为电学量 2当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品中，下述关于常用的几种家用电器所采用传 感器的说法中，不正确的是( ) A电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器 B电子体温计中主要是采用了温度传感器 C电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器 D电子秤中主要是采用了力电传感器 答案 C 解析 电脑所用的光电鼠标主要采用了光传感器，所以 C 错误 常见传感器的应用 3关于“制作简易电话机”的实验，下列说法中正确的是( ) A火柴盒没底也可以制成“话筒” B话筒感知的声音信号转化成了电压信号 C “话筒”中的敏感元件是铅笔芯 D声音使铅笔芯自身电阻发生变化 答案 C 解析 若火柴盒没底，声音信号不能引起铅笔芯的振动，故选项 A 错误；“话筒”感知声音 信号转化成电流信号，故选项 B 错误；声音使横放的铅笔芯与下面两根铅笔芯接触的紧密程 度发生变化，引起接触处电阻变化，并未导致铅笔芯自身电阻变化，故选项 C 正确，选项 D 错误 4电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力 近似成正比，现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图 2 所示压电片安装在电 梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示 数增大，下列说法正确的是( ) 图 2 A电梯一定加速上升 B电梯一定减速下降 C电梯加速度一定向上 D电梯加速度一定向下 答案 C 解析 由题意知，电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大，故电梯处于超重状态， 加速度一定向上，C 对，D 错；电梯可能加速上升也可能减速下降，A、B 错.