1 传感器及其应用
课时安排：2课时
教学目标：1．知道什么是传感器，知道传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的
2．常见的传感器工作原理及简单应用
3．应用传感器知识解决一些实际问题
本讲重点：常见的传感器工作原理及简单应用
本讲难点：应用传感器知识解决一些实际问题
考点点拨：1．热敏电阻的特性
2．光敏电阻的特性
3．力传感器的应用
4．温度传感器的应用
5．霍尔元件的应用
第一课时
一、考点扫描
知识整合
1．什么是传感器？它是怎样的一类元件？
2．热敏电阻和金属热电阻是一回事吗？它们的阻值随温度分别怎样变化？
3．霍尔电压UH=__________，式中各量分别表示什么？
4．光敏电阻有何特性？
5．传感器应用的一般模式是怎样的？请画图表示。
6．常用的一种力传感器是由_________和__________组成的，________是一种敏感元件，现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变_____，下表面压缩，电阻变_____。外力越大，这两个表面的电压差值就越_____。
7．指出以下传感器应用的实例中，所应用的传感器，或主要元件。
（1）电子秤：_________的应用，敏感元件是_________
（2）话筒：_________的应用，分_______和_________两种。
（3）电熨斗：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。
（4）电饭锅：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。
（5）测温仪：_________的应用，测温元件是________或_________、________、_________。
（6）鼠标器：_________的应用，主要元件是________或_________
（7）火灾报警器：_________的应用，利用烟雾对____________来工作的。 2 二、高考要点精析
教师助手 学生帮手 家长朋友
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(时间：90分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
1．下列说法正确的是( )
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．湿敏传感器只能是物理传感器
C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应
解析：选D.各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿敏传感器为化学传感器，故B错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C错；由物理传感器定义知D正确．
2．(2011年龙岩高二检测)下列有关传感器的说法中错误的是( )
A．汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器
B．“嫦娥二号”卫星星载的立体相机获取月球数据利用了光传感器
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器
解析：选D.生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光学传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传感器，A、B、C对，D错．
3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动控制，这是利用半导体的( )
A．压敏性 B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用
解析：选B.由“夜晚亮、白天熄”的特性可知，此半导体材料为光敏性的．
4．人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位( )
第3讲 试验：传感器的应用
[目标定位] 1.理解光控开关、温度报警器的工作原理.2.理解光控开关、温度报警器的灵敏度调整原理.3.会用传感器制作简洁的自动把握设备．
1．斯密特触发器：当输入端电压上升到某一值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．
2．一般二极管：具有单向导电性．
3．发光二极管：具有单向导电性，同时还能发光．
4．光控开关的工作原理(如图1所示)．
图1
甲图：白天，光强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到肯定程度时，RG阻值增大到肯定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到0.8 V时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，二极管LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的． 乙图：把握电路原理：天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电压较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势上升，当上升到肯定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势渐渐降低，降到肯定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．
一、光控开关电路分析
1．斯密特触发器
实质是一个具有特殊功能的非门，当A端电势高于1.6 V时，Y端会输出0.25 V的低电势，当A端电势低于0.8 V时，Y端会输出3.4 V的高电势． 2．电路分析
物理实验中常见的力传感器使用方法
在物理实验中，力传感器被广泛应用于测量各种力的大小和方向。它是一种基础实验仪器，常用于力学、动力学、静力学等领域的研究。下面将介绍一些常见的力传感器使用方法，帮助大家更好地进行实验。
一、力传感器的原理
力传感器是一种用于测量力的装置，基于霍尔效应、电容效应、应变片、壳体等原理进行测量。其中，霍尔效应传感器利用磁场对霍尔元件感应电位差进行测量，电容效应传感器通过电介质中的电容变化来测量力的大小，应变片传感器则是通过损伤材料的弹性形变来测量力的。
二、力传感器的选择
在进行实验前，我们首先要选择适合实验需求的力传感器。力传感器的选择应根据实验需要确定所需的量程、灵敏度、精度、形状等参数。如果需要测量的力比较小，一般选择灵敏度较高、量程较小的力传感器；如果需要测量的力比较大，应选择量程较大的力传感器。此外，还应注意传感器的响应时间、安装方式、输出信号类型等因素。
三、力传感器的安装
力传感器的安装十分重要，它直接影响到实验的准确性和可靠性。首先，我们要确保力传感器与被测对象的接触面完好无损，并采用合适的连接方式固定传感器，避免传感器的移动或摆动。其次，要确保力的作用轴线与传感器的检测轴线保持一致，以免造成力传感器的失真或损坏。最后，要确保力传感器处于水平位置，以保证测量数据的准确性。
四、力传感器的校准 为了保证实验数据的准确性，我们需要对力传感器进行校准。校准的目的是建立传感器输出信号与实际力值之间的对应关系。校准可以通过设定标准质量与力传感器的组合进行，根据所施加的标准质量所得到的传感器输出信号，建立校准曲线。校准后的力传感器可以更准确地测量力的大小和方向。
五、力传感器的使用注意事项
在使用力传感器进行实验时，我们还需要注意以下几点。首先，力传感器应避免受到冲击、振动或过载等不良条件的影响，以免损坏传感器。其次，在连接和操作传感器时要遵循相关安全规定，确保实验的安全进行。最后，使用过程中要定期检查力传感器的性能并进行维护，如检查传感器的灵敏度、响应时间、信噪比等参数，清洁传感器的接触面等。
