第3章 第3节 传感器的应用

第三节 传感器的应用

学 习 目 标 1.列举传感器在日常生活中的应用． 2．列举传感器在农业生产和工业生产中的应用． 3．了解传感器在航空航天事业中的应用． 4．理解常用传感器的工作原理，会分析常见传感器问题．(重点、难点) [先填空]

1．温度传感器的应用

电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度相关的家用电器． 2．红外线控制器的应用

自动门、家电遥控器、生命探测仪、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等．

3．光敏传感器的应用：照相机中． 4．压力传感器的应用：电子秤中． [再判断]

1．洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器．(√) 2．自动门利用了红外线传感器．(√) 3．指纹识别器是利用压力传感器．(×) [后思考]

如图3-3-1，压力传感器在全自动洗衣机中实现了怎样的信号转化？其作用是什么？

自动洗衣机水位控制原理

图3-3-1

【提示】 传感器的膜盒中的膜片受力大小不同，膜片凸起情况不同，当压

生 活 中 的 传 感 器 知 识 脉 络 第 1 页

力达到一定程度时凸起的膜片使动触点a与静触点b脱离，并与静触点c接触，从而接通控制电路．压力传感器将压力这个力学信号转化成电路的通断，相当于电路中的开关．

[合作探讨]

在机场的出入口等公共场所快速准确地筛查体温偏高的人员，应用普通的体温计不可能完成，现在用非接触式测温仪可以很好地完成检测．

探讨1：这种测温仪利用了什么传感器？

【提示】 红外线传感器．由于物体的温度不同，发射红外线的情况不同，因此利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．

探讨2：这种测温仪的优点是什么？

【提示】 (1)非接触式红外测温仪在测温时不必与被测物体表面接触．(2)可立即显示体温值．

[核心点击]

1．常见压力传感器的敏感元件是金属应变片和半导体力敏电阻． 2．半导体力敏电阻的阻值随压力的增大而减小，常将力敏电阻与电流计串联起来，压力变化，力敏电阻变化，电流变化，把力学量转换成电学量．

1．电子秤使用的传感器是( ) A．超声波传感器 C．压力传感器

B．温度传感器 D．红外线传感器

【解析】 电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示，来测量物体质量，所以它感知的是压力，使用了压力传感器，故C选项正确．

【答案】 C

2．下列器件不是应用温度传感器的是( )

【导学号：97192120】

A电熨斗

B．话筒

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C．电饭锅 D．测温仪

【解析】 电熨斗、电饭锅和测温仪都是把非电学量温度转换为电学量，都要使用温度传感器．话筒把非电学量声音转换为电学量，没有使用温度传感器．

【答案】 B

3．洗衣机中的水位控制装置使用的是( ) A．光传感器 C．湿度传感器

B．压力传感器 D．温度传感器

【解析】 当洗衣机内水位升高时，传感器的膜片受到的压力变大，当达到设定值时，关闭进水电磁阀门．

【答案】 B

[先填空]

1．农业生产中的传感器

无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器．

2．工业生产中的传感器

生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)对位移测量，从而实现精密加工．

3．飞向太空的传感器

飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．

[再判断]

1．无人管理的自动灌溉系统，用到了温度传感器．(×)

传感器在工、农业生产和航天中的应用 第 3 页

2．位移测量装置用到了位移传感器．(√) [后思考]

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哪种传感器来感知太阳方位？

【提示】 光传感器 [核心点击]

1．农业生产中的传感器

(1)湿度传感器可用来判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水． (2)温度传感器和湿度传感器可对上百个点进行温度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象．

2．工业生产中的传感器

生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统来代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等．

3．飞向太空的传感器

在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应用得较多．在运载火箭、载人飞船中，都应用了大量的传感器供遥测和遥控系统使用．这些传感器对控制航天器的姿态、接收和发送信息、收集太空数据等都有重要作用．在载人飞船中还使用一类测量航天员各种生理状况的生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．

4．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )

【导学号：97192121】

A．是力传感器 C．是温度传感器

B．是光传感器 D．是声音传感器

【解析】 遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错．

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【答案】 B

5．如图3-3-2甲所示为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20 kΩ、R2＝10 kΩ、R3＝40 kΩ，RT为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压Uab≤0时，电压鉴别器会令开关S接触，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在( )

图3-3-2

A．10 ℃ C．30 ℃

B．20 ℃ D．45 ℃

【解析】 由题可知Uab＝0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降．由电路图可知，在R1、R2、R3给定的条件下，热敏电阻RT的阻值决定了Uab的正负．设电源负极的电势为零，则φaR2RT＝U，φb＝U，其中U为电源的路端电压，令φa＝φb，即Uab＝0，R1＋R2R3＋RTR2RT则可得R＝R，代入数据得RT＝20 kΩ，查表得对应的温度为30℃，C正确．

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【答案】 C

本题利用热敏电阻为传感器，将温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来控制加热电路.正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类习题的关键.

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