第9单元 波传感器
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1.认识传感器1.知道非电学量转换成电学量的技术意义。
2.了解传感器在生产生活中的应用。
3.深入认识物理学对现代生活和科技发展的促进作用。
知识点 1 神奇的传感器1.传感器的应用实例(1)楼道的灯安装了“声控—光控”开关。
这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。
(2)自动门装有一种装置,这种装置就是红外线传感器。
(3)酒精检测仪上装有“乙醇传感器”,它能感知乙醇的浓度。
2.传感器: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的一类器件或装置。
3.非电学量转换为电学量的意义:把非电学量转换成电压、电流等电学量,或转换为电路的通断,可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
知识点 2 传感器的种类1.物理传感器根据物质的物理特性或物理效应制作而成,如力传感器、磁传感器、声传感器等。
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,如离子传感器、气体传感器等。
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,如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。
知识点 3 传感器的组成与应用模式1.传感器的基本部分:由敏感元件、转换元件组成。
2.传感器原理: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,如电压值、电流值、电荷量等,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作。
3.传感器应用的一般模式――→被测量[敏感元件]→[转换元件]――→电信号[信号调整与转换电路]→⎩⎪⎨⎪⎧ 执行机构显示器指针式电表或数字屏计算机系统探究神奇的传感器 ┃┃情境导入__■如图,机器人在踢足球,机器人就是通过传感器“看到”事物的。
想一想,传感器的作用是什么?提示:传感器就像人的眼睛、耳朵、鼻子一样,接收外界的光、声音、温度等信息并把它们转换为便于测量、传输、处理和控制的电学量(电压、电流)。
基于系统集成技术的节点类型和特点在节点的功能设计和实现方面,目前常用的节点均为采用分立元器件的系统集成技术。
已出现的多种节点的设计和平台套件,在体系结构上有相似性,主要区别在于采用了不同的微处理器,如AVR系列和MSP430系列等;或者采用了不同的射频芯片或通信协议,比如采用自定义协议、802.11协议、ZigBee[1]协议、蓝牙协议以及UWB通信方式等。
典型的节点包括Berkeley Motes [2,3], Sensoria WINS[4], MIT µAMPs [5], Intel iMote [6], Intel XScale nodes [7], CSRIO研究室的CSRIO节点[8]、Tmote [9]、ShockFish公司的TinyNode[10]、耶鲁大学的XYZ节点[11] 、smart-its BTNodes[12]等。
国内也出现诸多研究开发平台套件,包括中科院计算所的EASI系列[13-14],中科院软件所、清华大学、中科大、哈工大、大连海事大学等单位也都已经开发出了节点平台支持网络研究和应用开发。
这些由不同公司以及研究机构研制的无线节点在硬件结构上基本相同,包括处理器单元、存储器单元、射频单元,扩展接口单元、传感器以及电源模块。
其中,核心部分为处理器模块以及射频通信模块。
处理器决定了节点的数据处理能力和运行速度等,射频通信模块决定了节点的工作频率和无线传输距离,它们的选型能在很大程度上影响节点的功能、整体能耗和工作寿命。
目前问世的传感节点(负责通过传感器采集数据的节点)大多使用如下几种处理器:ATMEL公司AVR系列的ATMega128L处理器,TI公司生产的MSP430系列处理器,而汇聚节点(负责会聚数据的节点)则采用了功能强大的ARM处理器、8051内核处理器、ML67Q500x系列或PXA270处理器。
这些处理器的性能综合比较见表1。
表1、无线传感器网络节点中采用的处理器性能比较在无线传感器网络中,广泛应用的底层通信方式包括使用ISM波段的普通射频通信、具有802.15.4协议和蓝牙通信协议的射频通信。
认识传感器-人教版高中物理选择性必修第二册(2019版)教案知识点概述在物理学中,传感器是一种用于检测或测量物理量的装置,其原理基于物理学的各种原理。
传感器广泛应用于医疗、工业、军事等领域,已成为人们日常生活和工作中必不可少的工具。
在人教版高中物理选择性必修第二册中,传感器是必学的一个知识点。
本文将对传感器在该教材中的相关内容进行分析和总结,旨在帮助读者更好地掌握该知识点。
传感器的分类传感器按照测量信号类型,可分为模拟型和数字型两种。
模拟型传感器模拟型传感器使用模拟信号输出,随着物理量的变化,其输出信号的大小也随之改变。
它们的主要特点是信号处理简单、线性度高、抗干扰能力强,但精度相对较低。
数字型传感器数字型传感器是将传感器信号转换为数字量进行输出的一种传感器类型,对传感器输出数据进行了数字处理,能够获得更高的精度和较好的稳定性。
但它们的抗干扰能力相对较弱,而且数据处理较为复杂。
传感器的应用在教材中,作者主要介绍了三种传感器的应用,分别是:温度传感器、加速度传感器和位移传感器。
温度传感器温度传感器广泛应用于医疗、环保、农业和工业等领域。
教材中介绍的几种温度传感器包括:热敏电阻温度传感器、热电偶温度传感器和红外线温度传感器。
其中,热敏电阻温度传感器和热电偶温度传感器方式简单,且价格低廉,但精度相对较低;而红外线温度传感器能够实现非接触式测量,精度较高,但价格相对较贵。
加速度传感器加速度传感器是测量物体加速度变化的一种传感器。
在汽车、航天、军事等领域都有应用。
教材中提到了一种微加速度测量法,即利用重力加速度与物体加速度有不同的特点,通过这种方法能够实现物体的微小加速度测量。
位移传感器位移传感器测量物体的位移变化,广泛应用于工业、机械、地质等领域。
教材中介绍了几种位移传感器,包括电涡流位移传感器、感应位移传感器和光电位移传感器。
这些位移传感器精度较高,能够实现非接触式测量,但价格较贵。
传感器的选型和应用注意事项教材中对于传感器的选型和应用提出了一些注意事项,包括:•相同测量物理量的传感器,精度和价格不尽相同,应根据实际需要选择适当的传感器。
5.1 认识传感器教学设计2013 年12 月14 日,我国探月工程中的嫦娥三号怀抱玉兔号巡视器成功落月。
第二天,可爱俏皮的玉兔号从嫦娥三号中走出。
面对陌生的环境,玉兔号是如何观察的?行走时,它是如何感知障碍和自身姿态的?经过漫漫的寒夜,它又是如何被唤醒的?生活中哪些工具工作情况跟玉兔工作情况相同?新课教学一、神奇的传感器(一)干簧管播放或演示干簧管实验,让学会观看实验。
观察干簧管结构,并尝试解释工作原理:原理:当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化,相互吸引而接通,干簧管能起到开关的作用。
“干簧管”——是一种能够感知磁场的传感器(二)传感器的定义传感器是指这样一类元件或装置:它能够感知诸如力、温度、光、声、磁场、观看实验视频或演示实验,学生观看干簧管结构并查阅资料回答原理利用实验切实提高学生对干簧管的认识边阅读边分析,逐步提升于都归纳能力化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量,或转化为电路的通断。
从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
(三)人的感觉器官和传感器的类比阅读课文,归纳各种传感器的定义及分类。
1.物理传感器:力传感器、磁传感器、声传感器等2.化学传感器:离子传感器、气体传感器等3.生物传感器:酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等4.智能手机的传感器与功能传感器原理各异,分类方法也不同。
①根据被测量的不同,可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器;①根据具体工作原理的不同,可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
5.汽车里的传感器(一)传感器的核心部分1.传感器的核心部分——敏感元件、转换元件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——完成检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——完成转换。
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。
这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。
例如,热电偶、压电晶体等都是这种形式的传感器。
5.1认识传感器教学设计课题认识传感器单元 5 学科物理年级高二学习目标1.了解传感器的概念,知道非电学量转化为电学量的技术意义,感受传感器在信息时代的作用。
2.了解传感器的种类,了解传感器是如何工作的。
3.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。
3.掌握传感器的组成与应用模式。
重点传感器的工作原理。
难点传感器中物理量之间的转化。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课出示视频:干簧管盒子里有什么样的装置,才能出现这样的现象?这是因为盒子里有一种能够感知磁场的干簧管。
干簧管就是一种能够感知磁场的传感器。
那么,到底什么是传感器?观看视频思考盒子里有什么样的装置引起学生学习的兴趣,为下面的学习做铺垫。
讲授新课一、神奇的传感器1.干簧管(1)结构如图,干簧管是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。
观察图片了解干簧管的结构以及作用(2)作用:在电路中起到开关的作用,它是一种能够感知磁场的传感器。
2. “声控—光控”开关思考讨论:当我们进入黑洞洞的楼道时,一跺脚,楼道灯自动开启,但是这种情况在白天却不会发生。
这是为什么?参考答案:这是因为楼道的灯安装了“声控—光控”开关。
这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。
只有环境的亮度低于某一数值,同时声强高于某一数值时,声控—光控开关才会接通,灯才会亮。
3.红外线传感器出示视频:自动门思考:自动门为什么会这样“懂礼仪”呢?出示图片:自动门参考答案:这是因为自动门装有一种装置,当人走近时,可以检测出人体向外辐射的红外线,从而发出使自动门开关启动的命令。
这种装置就是红外线传感器。
4.乙醇传感器出示图片:酒精检测仪交通警察在检查司机是否酒后开车时,会让司机对着“便携式酒精检测仪”呼气,检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度检测仪上装有“乙醇传感器”,它能感知乙醇的浓度。
5.人的感觉器官与传感器的类比学生思考讨论回答观看视频自动门并思考问题学生阅读课文观察图片锻炼学生自主学习能力和语言表达能力锻炼学生的理解能力和自主学习能力让学生感受传感器的普遍性,进一步激发学生兴趣计算机相当于人的大脑,执行机构相当于人的肌体,传感器就相当于人的“五官”。