高中物理第三章传感器第一节认识传感器第二节传感器的原理学案粤教版选修
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第一节 认识传感器
第二节 传感器的原理
学习目标 重点难点
1．能记住什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义．
2．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．
重点：传感器的工作原理．
难点：传感器的工作原理．
一、传感器的概念
1．传感器：测量和探索自然界各种参数的检测元件．
2．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．
二、传感器的分类
1．按被测量分类：加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．
2．按工作原理分类：电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器等．
3．按能量传递方式分类：有源传感器和无源传感器两大类．
三、两种重要的传感器
1．温度传感器：一种将温度变化转换成电学量变化的装置．热敏电阻是利用半导体材料的阻值随温度的变化而变化的特性实现温度测量的，它就像人的皮肤，能感受到周围温度的变化．
2．光电传感器：一种将光学量转换成电学量的传感器，就是物体在光作用下其导电性能发生变化，如光敏电阻等，它就像人的眼睛，可以看到光线的强弱．
预习交流
在日常生活中，人们不必直接接触，就可以控制一些机器，试举一些生活中的例子，看哪些生活用品是通过传感器来完成的．
答案：红外线遥控器、楼道内的声控灯、自动门、自动干手机等．
一、对传感器的理解
夜晚，楼道里漆黑一片．但随着我们的脚步声响，楼道的灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭．这种楼道灯的控制装置好像能“看见”我们的到来，开灯迎接；又好像能“听到”我们的离去，关灯节能．这其中的奥妙是什么？
答案：在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关．
当你走进豪华宾馆、酒楼的大门时，门就自动为你打开，当你走进门之后，门又在你身后自动关上，你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用信息的（ ）．
A．温度 B．运动 C．人 D．光线
答案：D
解析：自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，夏季自动门无法操作，自动门实际上是使用的红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器收到人体发出的红外线后传到自动控制装置的电动机，实现自动开门．
1．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，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．传感器组成图如下图所示．
2．把非电学量转换为电学量后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．
二、常见的敏感元件
如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？
答案：当光被物件挡住时，R1的电阻增大，电路中的电流减小，R2两端的电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个物件就获得一次低电压，计数一次．
如下图是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比（ ）．
A．I变大，U变大
B．I变小，U变小
C．I变小，U变大
D．I变大，U变小
答案：D
解析：当传感器R2所在处出现火情时，温度升高，R2电阻减小，电路的总电阻减小，总电流I增大，路端电压Uab＝E－Ir减小，I（r＋R1）增大，U并＝E－I（r＋R1）减小，通过R3的电流I3减小，通过R2的电流I2＝I－I3增大，D项对．
1．光敏电阻的阻值随光的强度的增大而减小，光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量．
2．热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小，热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量．
1．关于光敏电阻，下列说法正确的是（ ）．
A．受到光照越强，电阻越小
B．受到光照越弱，电阻越小
C．它的电阻与光照无关
D．以上说法都不准确
答案：A
解析：光敏电阻受到的光照越强，电阻越小．
2．下面元件不属于温度传感器应用的是（ ）．
A．电熨斗 B．电饭锅 C．测温仪 D．鼠标器
答案：D
解析：A、B、C是温度传感器，D是光传感器．
3．下述仪器或装置中，没有用到传感器的是（ ）．
A．自动报警器 B．弹簧秤
C．电视遥控器 D．红外线探测仪
答案：B
解析：A、C、D中的仪器或装置的作用都是把非电学量转化为电学量．
4．如下图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（ ）．
A．电压表的示数减小
B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压增大
答案：BC
解析：光的强度是被测量，光敏电阻R3为敏感元件，同时也是转换元件．当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A、D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确．
5．如下图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R1的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将R1包裹起来，表针将向________（选填“左”或“右”）转动；若用手电筒光照射R1，表针将向________（选填“左”或“右”）转动．
答案：左 右
解析：光敏电阻的电阻随光照的增强而减小．光敏电阻受光照越强，电阻越小，电流越大，指针向右偏，所以将R1包裹起来电阻增大，电流减小，指针向左偏．
