第一组题人： 周 第 Wu li 学案xue an 理 高科核对人： 个 班审核人： 传感器及其应用
课标考纲解读 1．知道什么是传感器，了解传感器的基本构成及各部分的作用 2．理解传感器的工作原理
3．理解不同种类的传感器的原理及应用 内容概述
一、传感器的工作原理、常见敏感元件及其应用
1.传感器的工作原理:传感器感受的通常是非电学量,如力、热、磁、光、声等,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,再输送给控制系统产生各种控制动
作,传感器原理如图所示。
2.常见的敏感元件及特性:
(1)光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大。 (2)金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大。
(3)热敏电阻:热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种。正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大,负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。 (4)电容:平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息,并将其转化为电容变化,例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化。
3.传感器的应用:传感器问题涉及知识点多、综合性强、能力要求高。传感器的形式又多种多样,其原理有的还较难理解,分析有关问题时注意以下两点: (1)搞清传感器的原理及应用过程是求解该类问题的关键。
(2)与电路的结合问题:涉及电路的动态变化问题时要抓住题目的关键信息及敏感元件的特性,如光强度的变化、光敏电阻的变化、温度的变化、热敏电阻的变化,分析的顺序同直流电路动态问题分析一样,先从部分到整体,再到部分。涉及电路的计算问题时,由于敏感元件变化的特性,所以找准对应时刻、位置,把握图像的信息非常重要。 二、常见的传感器及应用
1.力电传感器:力电传感器是利用敏感元件和变阻器把力学信号(位移、速度、加速度等)转换为电学信号(电压、电流等)的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中,如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。
2.热电传感器:热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理把热学信号转换成电学信号的仪器,如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等都是利用了热电传感器的原理。
3.光电传感器:光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管,光电传感器是根据光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理把光信号转换成电信号的仪器,如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。
4.声电传感器:声电传感器主要利用电磁感应的原理把声音信号转换成电信号,如动圈式话筒、电容式话筒等。
5.电容式传感器:电容器的电容C取决于极板的正对面积S、极板间距离d及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量(如角度、位移、深度等)的变化能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化,起这种作用的电容器称为电容式传感器。
典型例题 例1：用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是（ ） A.红外报警装置 B.走廊照明灯的声控开关
C.自动洗衣机中的压力传感装置 D.电饭煲中控制加热和保温的温控器 例2：随着生活质量的提高,自动干手机已进入家庭.洗手后,将湿手靠近自动干手机,机内的传感器便驱动电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干.湿手靠近自 动干手机能使传感器工作，是因为（ ）
A.改变了湿度 B.改变了温度 C.改变了磁场 D.改变了电容
例3：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（ ）
A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
例4、如图所示,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中电流强度减小 C. 小灯泡的功率减小 D. 电路的路端电压增大 随堂练习 1．“嫦娥一号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( ) A．味觉传感器 B．气体传感器 C．听觉传感器
D．视觉传感器
2．(2012·乐东高二检测)当你走近某些写字楼、机场、宾馆等大厅的入口时，大门会自动打开，进入大厅后，门又会自动关闭，关于这种自动门的下列说法中正确的是( )
A．控制这种自动门开关的是一种红外线传感器
B．控制这种自动门开关的是一种普通光电传感器，能使自动门“见光开” C．大人走近门会自动打开，小孩走近门，门不会自动打开 D．男孩走近门会自动打开，女孩走近门，门可能不会开
3．(2013·德州检测)如图5－2－11所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是( )
图5－2－11
A．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率都不变
4．有一火灾报警装置的部分电路如图①所示，其中R2是热敏电阻，其电阻随温度的变化关系如图②所示．当R2所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比( )
A．I变大 B．I变小 C．U变大
D．U变小
传感器及其应用学案
