2018-2019學(xué)年高中物理 第四章 電磁波與電信息技術(shù) 4 傳感器及其應(yīng)用學(xué)案 教科版選修1 -1.doc

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4　傳感器及其應(yīng)用 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.知道什么是傳感器． 2．知道常用傳感器及其原理．(難點) 3．掌握傳感器的應(yīng)用．(重點) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] [知識梳理] 一、傳感元件與傳感器 1．傳感元件：能感受外界作用，并對這些作用作出反應(yīng)或把外界作用的信息傳輸?shù)教幚硌b置的元件． 2．傳感器：以傳感元件為核心，加上相應(yīng)裝置，使之能把被測的非電信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號的器件或裝置． 二、傳感器類型 1．敏感元件特點：對自然作用反應(yīng)靈敏． 2．變換元件特點：能把不同形式的作用，特別是力、熱、聲、光、化學(xué)等作用量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量． 3．隨溫度變化阻值發(fā)生顯著變化的電阻，稱為熱敏電阻，它主要用在自動控制電路中． [基礎(chǔ)自測] 1．思考判斷 (1)傳感器就是傳遞某種信息的電學(xué)元件．(　　) (2)所有傳感器的工作原理都是一樣的．(　　) (3)人的視覺起到光敏傳感器的作用．(　　) (4)空調(diào)感知氣溫利用了溫度傳感器．(　　) 【提示】　(1)　(2)　(3)√　(4)√ 2．能把溫度這個物理量轉(zhuǎn)化為電阻這個物理量的元器件是(　　) A．熱敏電阻　 B．光敏電阻 C．電容器 D．電源 A　[能把溫度這個物理量轉(zhuǎn)化為電阻這個物理量的元器件是熱敏電阻，選項A正確，BCD錯誤，故選A．] 3．關(guān)于傳感器的下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032097】 A．傳感器的材料可以是由半導(dǎo)體材料制成的，也可以是由金屬材料制成的 B．傳感器主要通過感知電壓的變化來傳遞信號 C．通常的傳感器可以直接用來進(jìn)行自動控制 D．傳感器可以將所有信號轉(zhuǎn)換成電學(xué)量 A　[半導(dǎo)體材料可以制成傳感器，金屬材料也可以制成傳感器，如金屬氧化物可以制成溫度計，A正確；傳感器不但能感知電壓變化，還能感知力、溫度等的變化，B錯誤；由于輸出信號比較微弱，一般不能直接帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)控制，C錯誤；傳感器只能將能感受的信號轉(zhuǎn)換為電信號，D錯誤．故選A．] [合 作 探 究攻 重 難] 傳感器的原理 1．傳感器 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)換成可輸出信息的器件或裝置，就叫傳感器． 2．人是通過下面五種感覺(如圖441)接收外界信息的，因此人本身就是高級傳感器． 圖441 3．組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成． →→→→ (1)敏感元件是傳感器的核心部分，它是利用材料對某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：雙金屬片、光敏電阻、熱敏電阻等． (2)轉(zhuǎn)換元件的作用是把敏感元件輸出的與被測物理量滿足一定關(guān)系的非電信號轉(zhuǎn)換為電信號的電子元件． (3)轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的電信號轉(zhuǎn)換成易于傳播或測量的電學(xué)量輸出． 4．作用：傳感器的作用是將感受到的非電學(xué)量如力、熱、光、聲、化學(xué)、生物等量轉(zhuǎn)換成便于測量的電學(xué)量或信號． 　(多選)關(guān)于傳感器的下列說法正確的是(　　) A．電視機(jī)遙控器就是一個傳感器 B．傳感器是一種能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的檢測裝置 C．傳感器是實現(xiàn)信息自動檢測和自動控制的首要器件 D．無人管理的自動灌溉系統(tǒng)是溫度傳感器在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 思路點撥：①抓住傳感器的定義分析．傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置． ②關(guān)鍵詞是：非電學(xué)量→電學(xué)量． BC　[電視機(jī)的遙控器是一種發(fā)射和接收紅外線的裝置，不是傳感器，故A錯；自動灌溉系統(tǒng)是一種利用濕度傳感器判斷農(nóng)田水分蒸發(fā)情況、自動決定供水和停水的裝置，故D錯．故選B、C.] 傳感器是一種感受外部信息，并將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置，是實現(xiàn)信息自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié). [針對訓(xùn)練] 1．關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是(　　) A．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量→轉(zhuǎn)換元件 B．電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→非電學(xué)量 C．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量 D．非電學(xué)量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→敏感元件→電學(xué)量 C　[傳感器工作的一般流程為：非電學(xué)量(被),敏感元件(感知，然后通過),轉(zhuǎn)換元件(轉(zhuǎn)換成電信號，再通過),轉(zhuǎn)換電路(將此信號轉(zhuǎn)換成 易于傳輸或測量的),電學(xué)量，因此A、B、D錯，C對．] 傳感器的類型 1．雙金屬片溫度傳感器 利用兩片金屬的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時因兩片金屬伸長或縮短量不同而彎曲，從而控制電路的通斷． 應(yīng)用：電熨斗、恒溫箱等． 2．熱敏電阻溫度傳感器 利用熱敏電阻器的電阻值隨溫度變化而改變的特點，在溫度變化時，熱敏電阻器的電阻值發(fā)生變化，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應(yīng)用：空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒柜等． 3．光敏電阻傳感器 利用光敏電阻器的電阻值隨光照的強(qiáng)度變化而改變的特點．無光照時，光敏電阻器的電阻值很大，有光照時，光敏電阻器的電阻值變小，從而引起電路中電流和電壓的變化． 應(yīng)用：工業(yè)自動化控制、光電計數(shù)器等． 4．紅外線傳感器 接收攜帶信息的紅外線，轉(zhuǎn)換成電信號，從而獲得紅外線輻射源的相關(guān)信息． 應(yīng)用：航空攝影、衛(wèi)星遙感遙測、自動門、紅外線測溫儀、防盜防火警報器、家用電器遙控器等． 5．另外還有壓力傳感器、生物傳感器、氣味傳感器等． 6．一般情況溫度的高低與阻值的大小的關(guān)系 鉑銅等金屬其電阻隨溫度升高而增大，某些半導(dǎo)體材料，其阻值會隨溫度的升高而明顯減小，阻值隨溫度升高而減小的電阻我們稱為負(fù)溫度系數(shù)的電阻，阻值隨溫度升高而增大的電阻我們稱為正溫度系數(shù)的電阻． 　在地震救援行動中，救援隊借助“生命探測儀”可以發(fā)現(xiàn)深埋在廢墟中的傷員，根據(jù)所學(xué)知識，你認(rèn)為“生命探測儀”可能用到了(　　) A．紅外線傳感器　 B．壓力傳感器 C．振動傳感器 D．電容傳感器 A　[傷員被深埋在廢墟中，借助紅外線傳感器可以感知人與周圍環(huán)境的差別，且傷員與尸體的溫度不同，借助探測儀可以探測到活著的被困人員，故應(yīng)選A．] [針對訓(xùn)練] 2．對于溫度傳感器的說法，正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032098】 A．溫度傳感器的核心部件是熱敏電阻 B．溫度傳感器的核心部件是熱脹冷縮金屬片 C．熱敏電阻的電壓隨溫度變化而變化 D．溫度傳感器屬于生物傳感器 A　[熱敏電阻是將熱量轉(zhuǎn)化為電流這個電學(xué)量，溫度傳感器的核心部件是熱敏電阻，故A正確，B錯誤；熱敏電阻的電阻隨溫度變化而變化，將熱量轉(zhuǎn)化為電流這個電學(xué)量，故C錯誤；溫度傳感器有半導(dǎo)體材料制作，不屬于生物傳感器，故D錯誤．] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(　　) A．傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置 B．壓力傳感器是將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置 C．光敏電阻在有光照射時，電阻會變大 D．傳感器廣泛應(yīng)用于信息采集系統(tǒng) ABD　[傳感器一定是通過非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量來傳遞信號的，所以A正確；壓力傳感器是將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置，所以B正確；光敏電阻在有光照射時，電阻會變小，所以C錯誤；傳感器材料分半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料，傳感器廣泛應(yīng)用于信息采集系統(tǒng)，所以D正確．] 2．電梯門不會夾傷人的手，是因為電梯門安裝了什么傳感器(　　) A．溫度傳感器　 B．紅外線傳感器 C．壓力傳感器 D．生物傳感器 C　[只有在電梯門上安裝壓力傳感器時，才能使電梯門關(guān)閉時遇到障礙后再自動打開，不會夾傷人的手．] 3．下列說法不正確的是(　　) A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號 B．電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷 C．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器 D．熱敏電阻能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量 A　[話筒的作用是將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，所以A錯，其余都正確．]