第1节　认识传感器 教学设计.doc

第五章

传感器

第1节认识传感器

[学习目标]

1．了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。

2．了解传感器的种类，知道传感器的组成与应用模式。

知识点1神奇的传感器

1．定义：能够感受力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的元件。

2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。

知识点2传感器的种类

1．物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。

2．化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。

3．生物传感器：利用生物活性物质的选择性来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。

知识点3传感器的组成与应用模式

1．传感器的基本部分：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。

2．敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。

3．传感器应用的一般模式

[判一判]

(1)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。()

(2)干簧管是一种磁传感器。()

(3)传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具。()

(4)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的。()

(5)传感器担负着采集信息的任务。()

提示：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)√

1．(传感器的原理和分类)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化。与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是()

A．温度传感器 B．压力传感器

C．磁传感器 D．光传感器

解析：选B。小金属片被按下时，作用的压力不一样，小金属片下移的距离不同，两个极板之间的距离不同，电容就不同，即将压力这个力学量转换为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误。

2．(传感器的原理和分类)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是()

A．生物传感器 B．红外传感器

C．温度传感器 D．压力传感器

解析：选B。自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能做出错误动作。自动门实际使用的是红外传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门。

3．(传感器的组成与应用模式)(多选)电子电路中常用到一种叫作“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关于干簧管，下列说法正确的是()

A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用

B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

C．两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引

D．干簧管接入电路中相当于开关的作用

解析：选CD。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故B错误，C正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，A错误，D正确。

4．(传感器的组成与应用模式)某种大型电子地磅电路图如图所示，电源电动势为E，内阻不计。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称物体时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大。这样把重力值转换成电信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值。若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为()

A．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(E,IR0)))kL B．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,IR0)－1))kL

C．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,IR0)＋1))kL D．G＝kIL

解析：选A。设称重物时，在压力作用下使P下滑xG＝kx①

滑动变阻