2016-2017学年高中物理第3章电磁技术与社会发展第3节传感器及其应用教师用书粤教版选修1-1

第三节传感器及其应用
课标解读重点难点
1.知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性．对常见的
传感器的种类有所了解.
2.了解温度传感器的基本原理．知道温度传感器具有将温度信
号转变为电信号的功能.
3.了解常见传感器在林业、农业、生活和航空航天中的应用，
体会传感器的应用给人们带来的方便.
1.传感器的定义．(重点)
2.温度传感器．(重难点)
3.传感器的应用．(难点)
什么是传感器
1.
(1)传感器是各种测量和自动控制的感觉器官，能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置．
(2)传感器感受的常常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等；而它的输出大多是电学量，如电压、电流、电荷等．
2．思考判断
(1)传感器是一种联络传递感性的设备．(×)
(2)传感器是一种感知、探测物理量的工具．(×)
(3)传感器能将被测量的非电学量转换成电学量．(√)
3．探究交流
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.
常用传感器
1.
(1)常用的传感器有温度传感器、红外线传感器、生物传感器等．
(2)温度传感器能把温度的高低转换成电信号，通常是利用物体的某一性质随温度的变化而改变的特性制成的，如利用半导体材料制成的电阻器，其电阻会随温度的变化而变化，用它可制成温度传感器．
(3)红外线传感器的原理是：接受携带信息的红外线，转化为电信号，从而得到辐射源
的相关参数或信息，利用红外线传感器可实现无接触测量．
(4)生物传感器是利用各种生物或生物物质特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器．
日常生活中，有很多不必直接接触就可以控制的机器，例如用红外线控制电视的开关、声控照明灯等．
2．思考判断
(1)光敏电阻受到的光照越强，电阻越小．(√)
(2)非接触式测温仪不用直接接触就能感知人的体温是应用了光敏电阻作为敏感元件．(×)
(3)热敏电阻一定是随温度的升高其阻值增大．(×)
3．探究交流
商店里使用的电子计价秤可将货物的质量、单价和金额清楚地显示在面板上，既方便了工作人员，又方便了顾客．你知道电子秤是利用什么原理工作的吗？
【提示】电子计价秤是利用压力传感器工作的．
传感器及其工作原理
1.传感器的应用流程怎样？
2.常见传感器的工作原理是什么？
1．传感器的定义
能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置，就叫传感器．
2．应用传感器的流程
传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．
非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
(1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的．常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻等．
(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号．
(3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出．
3．常见传感器的工作原理
(1)双金属片温度传感器：利用两片金属的热膨胀系数不同，在温度变化时两片金属伸长或缩短量不同而弯曲，从而控制电路的通断．
应用：电熨斗、恒温箱等．
(2)热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而改变的特点，在温度变化时，热敏电阻器的电阻值发生变化，从而引起电路中电流和电压的变化．应用：空调、电冰箱、微波炉、消毒柜等．
(3)光敏电阻传感器：利用光敏电阻器的电阻值随光照的强度变化而改变的特点．无光照时，光敏电阻器的电阻值很大，有光照时，光敏电阻器的电阻值变小，从而引起电路中电流和电压的变化．
应用：工业自动化控制、光电计数器等．
(4)红外线传感器：接收携带信息的红外线，转换成电信号，从而获得红外线辐射源的相关信息．
应用：航空摄影、卫星遥感遥测、自动门、红外线测温仪、防盗防火警报器、家用电器遥控器等．
(5)另外还有压力传感器、生物传感器、气味传感器等．
(多选)关于传感器的下列说法正确的是( )
A．电视机遥控器就是一个传感器
B．传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置
C．传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件
D．无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用
【审题指导】根据传感器的特性、原理及应用来分析．
【解析】电视机的遥控器是一种发射和接收红外线的装置，不是传感器，故A错；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故D错．故选B、C.
【答案】BC
传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节.
(2015·广东学业水平测试)很多汽车的车窗有防夹手功能，车窗在关团过程中碰到障碍时会停止并打开，实现该功能可能使用的传感器是( )
A．生物传感器B．气体传感器
C．温度传感器D．压力传感器
【解析】要使车窗在关闭过程中碰到手时停止运动，应使用压力传感器实现此功能，D正确．
【答案】 D
【备课资源】
你知道哪些地方禁止使用手机吗？
手机的第一大禁地是飞机内．手机在待机或者通话状态下都会有信号发出，尤其是在通话状态的时候，其信号的强度非常大，并且专家已经指出，这种强大的电子信号极有可能影响到飞机上的敏感电子系统和导航系统，甚至会引发空难．早在1994年，美国就有报告指出飞机受到手机信号的影响导致导航系统出错，使飞机偏离了预定的飞行轨道．现在各大航空公司都禁止乘客在飞机上使用手机，而有些地区也已经开始立法禁止在飞机上使用手机．所以大家出门坐飞机时，为了你的安全，请关掉你的手机．
手机的第二大禁地是医院．有没有想过你在医院里打手机有可能会成为杀人凶手？这并不是耸人听闻，因为手机发出的电磁波会影响到医院内的医疗设备，如果有病人在做手术而仪器又受到干扰，情况就非常危险，有可能会危及患者的生命．现今，已有证据显示，手机信号会对心脏起搏器、助听器等医疗设备有干扰，而且医生也会建议在身体心脏内装有心脏起搏器的病人不要把手机放在心脏附近，最好能做到远离身体携带．所以大家进入医院后最好不要打开手机，很可能你亲人的生命就掌握到你的手中．
手机的第三大禁地是加油站．在加油站内和加油站周围的大气中，一般都存在挥发性的汽油气体，而有些环境较差的加油站的地面上就有汽油的污渍，只要有小小的火花，就有可能导致这些气状物体的爆炸．而手机的通话瞬间会有极小的火花，并且如果手机机体老化，内部电路出现短路现象，火花的情况就会更加严重．如果空气中的易燃气体浓度大，极易引发爆炸．现在大家去加油站加油，很自然的都会把汽车的引擎关掉，如果大家想自己的生命更有保障，也请关闭你的手机．
1．电子秤使用的是( )
A．超声波传感器B．温度传感器
C．压力传感器D．红外线传感器
【解析】电子秤的使用需要将被称物体对受压面的压力信息的大小转换成电信号处理，故C项正确．
【答案】 C
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．热敏电阻和热电阻都是温度敏感元件，二者具有相同的电阻—温度特性
B．传感器是由敏感元件、处理电路及辅助电源组成的装置
C．温度传感器是一种将外部温度信号转换为电信号的电子装置
D．向空调传递室内温度信息的设备是一种温度传感器
【解析】热敏电阻和热电阻具有不同的电阻—温度特性．热敏电阻的特性是电阻值随温度升高而减小，而热电阻的特性是电阻值随温度升高而增大，故A错误；向空调传递室内温度信息的是一种温度传感器，故D错误，B、C选项正确．
【答案】BC
3．如图3­3­1所示是一火警器的部分电路示意图，其中R2为用负温度系数热敏电阻做成的传感器，电表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
图3­3­1
A．I变大，U变大B．I变大，U变小
C．I变小，U变大D．I变小，U变小
【解析】敏感元件是半导体负温度系数热敏电阻，当该电阻所在处出现火警时，温度急剧升高，电阻R2变小，使得电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，即U变小，因干路电流的增大而带来R1上的电压增大，所以并联部分的两端电压是减小的，使得电流表的示数减小．选项D正确．
【答案】 D
4．(2013·广东省学业水平考试)传感器被广泛的应用在日常生活中，下列用电器中，没有使用温度传感器的是( )
A．遥控器B．空调机C．电冰箱D．电饭锅【答案】 A。