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1、第第五五章章传感器传感器学习目标学习目标1.通过演示实验通过演示实验,认识传感器认识传感器,知道传感器是把非电学量转换成电知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置学量的器件或装置,了解传感器的基本结构及各部分的作用了解传感器的基本结构及各部分的作用,知知道非电学量转换成电学量的技术意义道非电学量转换成电学量的技术意义.2.通过生活中常用的传感器通过生活中常用的传感器,了解传感器的种类、组成和应用模了解传感器的种类、组成和应用模式式,会分析简单传感器的工作原理会分析简单传感器的工作原理,知道传感器能够改变人类的知道传感器能够改变人类的生产生活方式生产生活方式.1认识传感器认识传感器知识点一
2、知识点一 神奇的传感器神奇的传感器1.当你走近一些宾馆的大门时当你走近一些宾馆的大门时,门会自动为你打开门会自动为你打开;当你走进门当你走进门之后之后,门又在你身后自动关上门又在你身后自动关上.这种自动化是如何实现的这种自动化是如何实现的?答案答案:自动门上有红外线传感器自动门上有红外线传感器,传感器接收到人体发出的红外传感器接收到人体发出的红外线后启动自动控制装置的电动机线后启动自动控制装置的电动机,实现自动开门实现自动开门.2.传感器传感器:能够感受诸如能够感受诸如 、等被等被测量测量,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
3、的一类器件或装置可用信号输出的一类器件或装置.3.通常传感器转换成的可用信号是通常传感器转换成的可用信号是 、等电学量等电学量,或或转换为电路的通断转换为电路的通断.把非电学量转换为电学量把非电学量转换为电学量,可以实现测量、可以实现测量、传输、处理和控制的自动化传输、处理和控制的自动化.力力温度温度光光声声化学成分化学成分电压电压电流电流知识点二传感器的种类知识点二传感器的种类1.传感器作为一门知识密集型技术传感器作为一门知识密集型技术,它与许多学科有关它与许多学科有关.(1)有的利用物质有的利用物质的的 制制作而成作而成,如力传感器、如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器磁传感器、声传
4、感器等物理传感器.(2)有的利有的利用用 ,把无机或有机化学物质的成分、浓把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号度等转换为电信号,如离子传感器、气体传感器等化学传感器如离子传感器、气体传感器等化学传感器.(3)有的利有的利用用 来来识别和测定生物化学物质识别和测定生物化学物质,如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器.物理特性或物理效应物理特性或物理效应电化学反应原理电化学反应原理生物活性物质的选择性生物活性物质的选择性2.大多数大多数传感器是以物理原理感器是以物理原理为基基础制作的制作的.这类传感器种感器种类最多最多,应用用领域
5、也最广泛域也最广泛.(1)根根据据 的的不同不同,可分可分为声、光、声、光、压力、位移、加速度、力、位移、加速度、温度等温度等传感器感器.(2)根据具根据具体体 的的不同不同,可分可分为电阻式、阻式、电容式、容式、电感式、光感式、光电式、式、热电式、式、压电式、磁式、磁电式等式等传感器感器.被被测量量工作原理工作原理知识点知识点三三传感器的组成与应用模式传感器的组成与应用模式1.传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成.(1)敏感元件是指敏感元件是指能能 或或响应外界被测非电学量的部分响应外界被测非电学量的部分.(2)转换元件是指能将敏感元件输出
6、的信号直接转换转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成成 .的的部分部分.(3)敏感元件和转换元件分别完敏感元件和转换元件分别完成成 和和转换两个基本功能转换两个基本功能.直接感受直接感受电信号电信号检测检测2.传感器感器应用的一般模式可如用的一般模式可如图所示所示.答案答案:敏感敏感转换指指针式数字屏式数字屏小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”).).1.传感器是一种直接感知、探测物理量的工具传感器是一种直接感知、探测物理量的工具.()2.传感器是将被测量的非电学量转换成电学量的器件或装置传感器是将被测量
7、的非电学量转换成电学量的器件或装置.()3.便携式酒精检测仪上装有乙醇传感器便携式酒精检测仪上装有乙醇传感器,它能感知乙醇的浓度它能感知乙醇的浓度.()4.传感器只能通过感知电压的变化来传递信号传感器只能通过感知电压的变化来传递信号.()5.利用温度传感器可以实现温度自动控制利用温度传感器可以实现温度自动控制.()6.手机的屏幕可以自动调节亮度是通过手机内部的温度传手机的屏幕可以自动调节亮度是通过手机内部的温度传感感器器实实现的现的.()7.传感器中的敏感元件和转换元件不能合为一体传感器中的敏感元件和转换元件不能合为一体.()探究一探究一认识传感器认识传感器问题情境问题情境某某自自动控制功能的
8、蔬菜种植大棚动控制功能的蔬菜种植大棚,要靠传感器感知农作物生长所要靠传感器感知农作物生长所需的各种信息需的各种信息.下下图图为为该该蔬蔬菜种植大棚内信息采集与自动控制示菜种植大棚内信息采集与自动控制示意图意图.试结合图中信息试结合图中信息,分析讨论分析讨论:2.蔬菜种植大棚中用到的传感器的作用是什么蔬菜种植大棚中用到的传感器的作用是什么?答案答案:把感受到的非电学量按照一定的规律转换为便于传送和把感受到的非电学量按照一定的规律转换为便于传送和处理的电信号输出处理的电信号输出.1.在蔬菜种植大棚中主要用到哪些传感器在蔬菜种植大棚中主要用到哪些传感器?答案答案:主要有光传感器、湿度传感器、温度传感
9、器、气体浓度主要有光传感器、湿度传感器、温度传感器、气体浓度传感器传感器.3.在家庭生活中在家庭生活中,人们不用直接接触就可以控制一些电器人们不用直接接触就可以控制一些电器,试举试举一些生活中的例子一些生活中的例子,看哪些用电器是通过传感器来工作的看哪些用电器是通过传感器来工作的.答案答案:电视机、空调、电冰箱、自动干手机、自动水龙头、自电视机、空调、电冰箱、自动干手机、自动水龙头、自动冲水马桶、楼道内的声控灯等都是通过传感器来工作的动冲水马桶、楼道内的声控灯等都是通过传感器来工作的.过程建构过程建构1.传感器的组成传感器的组成:传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元传感器的基本部分一般由敏感
10、元件、转换元件组成件组成.2.传感器的分类传感器的分类.传感传感器的器的分类分类3.注意注意.(1)不同的传感器的工作原理不同不同的传感器的工作原理不同,但都是通过敏感元件和转但都是通过敏感元件和转换元件把非电学量的变化转换为电学量的变化或电路的通断换元件把非电学量的变化转换为电学量的变化或电路的通断.(2)传感器输出的可用信号可能为电流、电压等电学量传感器输出的可用信号可能为电流、电压等电学量,也可也可能转换为电路的通断等能转换为电路的通断等.【典例【典例1】(多选多选)关于传感器的作用关于传感器的作用,下列说法正确下列说法正确的的是是()A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制通常的传感器
11、可以直接用来进行自动控制B.传感器可以用来采集信息传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量D.传感器可以将所有感受到的信息转换为电学量传感器可以将所有感受到的信息转换为电学量解析解析:传感器的作用主要是用来采集某些信息并将采集到的信传感器的作用主要是用来采集某些信息并将采集到的信息转换成便于测量的量息转换成便于测量的量,并不是将其感受到的所有信息转换为并不是将其感受到的所有信息转换为电学量电学量.故选项故选项B、C正确正确.答案答案:BC探究探究二二传感器的应用传感器的应用问题情境问题情境下图为智能手机中的部分传感器示意图下图为
12、智能手机中的部分传感器示意图,它能感受声音、图像、它能感受声音、图像、压力、磁场、加速度等各种信息压力、磁场、加速度等各种信息.1.根据你的了解根据你的了解,手机中各部分传感器的作用是什么手机中各部分传感器的作用是什么?答案答案:声传感器声传感器,即话筒即话筒将声音信号转换为电信号保存或通将声音信号转换为电信号保存或通话话;压力传感器压力传感器测量海拔高度测量海拔高度;加速度传感器加速度传感器计量步数、计量步数、操作游戏等操作游戏等;温度传感器温度传感器测量并显示环境温度测量并显示环境温度;环境光线传环境光线传感器感器根据环境光线的强弱自动调节屏幕亮度根据环境光线的强弱自动调节屏幕亮度;陀螺仪
13、陀螺仪检测手机姿态、手机惯性导航等检测手机姿态、手机惯性导航等;图像传感器图像传感器自动成像自动成像;电电子罗盘子罗盘判断方向判断方向.2.下图为电容式话筒的工作示意图下图为电容式话筒的工作示意图,请简要说明该话筒是如何实请简要说明该话筒是如何实现声现声电转换的电转换的.答案答案:振动膜片与固定电极组成电容器振动膜片与固定电极组成电容器,它们分别为电容器的两它们分别为电容器的两个极个极,声音使振动膜片发生振动声音使振动膜片发生振动,使电容器极板之间距离不断变使电容器极板之间距离不断变化化,电容器的电容也不断变化电容器的电容也不断变化,电容器产生充、放电电流电容器产生充、放电电流,加在电加在电阻
14、阻R两端的电压也随之变化两端的电压也随之变化.这样这样,声音信号就转换为便于测量和声音信号就转换为便于测量和处理的电压信号处理的电压信号,用于显示、记录等用于显示、记录等.过程建构过程建构1.传感器的工作流程传感器的工作流程.2.传感器在现代信息技术与自动控制中的作用传感器在现代信息技术与自动控制中的作用.传感器的作用是把非电学量传感器的作用是把非电学量(如光、声音、温度等如光、声音、温度等)转换为电学转换为电学量量(如电压、电流等如电压、电流等),将电学量与计算机技术结合将电学量与计算机技术结合,可以方便地可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化实现信息的采集、处理、输出的自动化
15、和智能化,所以传感器所以传感器在现代信息技术与自动控制中有极其重要的作用在现代信息技术与自动控制中有极其重要的作用.【典例【典例2】传感器工作的一般流程是】传感器工作的一般流程是()A.非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路电学量电学量转换元件转换元件B.电学量电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路转换元件转换元件非电学量非电学量C.非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路电学量电学量D.非电学量非电学量转换电路转换电路转换元件转换元件敏感元件敏感元件电学量电学量解析解析:传感器工作的一般流程为非电学量被敏感元件感知传感器工作的一般流程为非电学量被敏感元件感知
16、,然然后通过转换元件转换成电信号后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量换成易于传输或测量的电学量,因此选项因此选项A、B、D错误错误,选项选项C正确正确.答案答案:C课堂评价课堂评价1.(多选多选)关于干簧管关于干簧管,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.干簧管接入电路中相当于电阻干簧管接入电路中相当于电阻B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C.干簧管接入电路中相当于开关干簧管接入电路中相当于开关D.干簧管可以实现自动控制干簧管可以实现自动控制答案答案:CD解析解析:干簧管能感知磁场干簧管能感知磁场,是因为两个簧片由软磁性材料制成是因为两个簧片由软磁性材料制成,当周围存在磁场时当周围存在磁场时,两个簧片被磁化两个簧片被磁化,就会相互吸引就会相互吸引.干簧管在干簧管在电路中可当作开关来使用电路中可当作开关来使用,作为控制元件可以实现自动控制作为控制元件可以实现自动控制.2.(2022广东广州广东广州)关于传感器关于传感器,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.话筒是一种常用的声传感器话筒
