202006 - 第1章 绪 论【传感器技术案例教程】
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第1篇传感器技术绪论1.传感器引言当我们看见“传感器技术”的时候,大多数同学都不陌生。
传感器已经渗透到了我们生活的各个层面。
看看下表,就知道了。
请同学们自己补充2-3项举例。
看来传感器技术确实是喜欢电子的人必不可少的一项技术。
那么,什么是传感器呢?就做电子技术的人来说,狭义上传感器是将被测量转换为电信号的一种器件或装置。
但是,我们看见上表中出现了体温计和血压计,很多同学认为它们并不是电信号输出。
实际上,国家标准GB7665-87对传感器的定义是:“能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。
这里所说的“可用输出信号”是指便于加工处理、便于传输利用的信号。
现在电信号是最易于处理和便于传输的信号。
所以,我们可以暂时以电信号输出作为我们课程的学习对象的。
传感器也可以定义为是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
1.1人类进步发展与传感器在人类文明史的历次产业革命中,感受、处理外部信息的传感技术一直扮演着一个重要的角色。
在l8世纪产业革命以前,传感技术由人的感官实现:人观天象而仕农耕,察火色以冶铜铁。
从18世纪产业革命以来,特别是在20世纪信息革命中,传感技术越来越多地由人造感官,即工程传感器来实现。
传感器的发展是推动人类进步的巨大力量。
传感器系统代替了人类实现了大量的自动化检测与控制,是把人从繁重的体力劳动中解放出来的关键器件。
那么,把它与人的感觉相比较可以帮助我们学习传感器更多知识。
1.2人的感官与传感器技术人类最早感受周围环境的变化是通过人体感知的,我们的耳可以听见声音、鼻可以闻到味道、眼可以看见周围环境、舌可以品尝各种味道、皮肤可以感受冷暖。
有人说传感器就是电五官,这是说如果将计算机比作人的大脑的话,那么传感器的地位和功能就相当于我们的身体。
第一节传感器及其工作原理 1课时新授课教学目标1.知识与技能了解什么是传感器,知道非电学量转化为电学量的技术意义;认识一些制作传感器的元器件,知道这些传感器的工作原理。
2.过程与方法通过对实验的观察、思考和探究,让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时,经历科学探究过程,3.情感、态度与价值观体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处,激发学生的学习兴趣,拓展学生的知识视野,并加强物理与STS的联系。
通过动手实验,培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
教学重点认识各种常见的传感器;了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
教学难点光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
教学方法实验法、观察法、归纳法。
教学手段磁铁、干簧管、各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯、投影仪等教学过程一、引入新课教师:今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的?楼梯上的电灯如何能人来就开,人走就熄的?工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的?“非典”病毒肆虐华夏大地时,机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的?所有这些,都离不开一个核心,那就是本堂课将要学习的传感器。
二、新课教学1.什么是传感器演示实验1:如图1所示,小盒子的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开关,当把磁铁放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移开,灯泡熄灭。
教师提问:盒子里有怎样的装置,才能实现这样的控制?学生猜测:盒子里有弹性铁质开关。
师生探究:打开盒子,用实物投影仪展示盒内的电路图(图2),了解元件“干簧管”的结构。
探明原因:当磁体靠近干簧管时,两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引,电路导通,干簧管起到了开关的作用。
教师点拨:这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况,感知干簧管周围是否存在着磁场。
演示实验2:教师出示一只音乐茶杯,茶杯平放桌上时,无声无息,提起茶杯,茶杯边播放悦耳的音乐,边闪烁着五彩的光芒。