5.1傳感器及其工作原理5.2傳感器的應(yīng)用

5.1傳感器及其工作原理5.2傳感器的應(yīng)用知識點(diǎn)一傳感器及其分類1．定義：能感受被測量的信息，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置。2．傳感器的組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。(1)敏感元件：相當(dāng)于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應(yīng)(如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等)制成的。(2)轉(zhuǎn)換元件：是傳感器中能將敏感元件輸出的、與被測物理量成一定關(guān)系的非電信號轉(zhuǎn)換成電信號的電子元件。(3)轉(zhuǎn)換電路：是將轉(zhuǎn)換元件輸出的不易測量的電學(xué)量轉(zhuǎn)換成易于測量的電學(xué)量，如電壓、電流等。3．傳感器的分類傳感器種類繁多，涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，根據(jù)檢測量不同，傳感器可分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器等。(1)物理傳感器：主要利用被測物理量(如：壓力、溫度、位移、亮度等)變化時，敏感元件的電學(xué)量(如電阻、電壓、電容等)發(fā)生明顯變化的特性制成。如：壓電傳感器、光電傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器等。(2)化學(xué)傳感器：主要是基于化學(xué)反應(yīng)的原理。將化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)信息轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的傳感器。如：半導(dǎo)體氣體傳感器、濕敏傳感器、離子傳感器等。(3)生物傳感器：是一種基于酶、抗體和激素等分子識別功能，并將其轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測的傳感器。如：酶傳感器、細(xì)胞傳感器、免疫傳感器等。知識點(diǎn)二傳感器的原理1．溫度傳感器的原理(1)溫度傳感器：將溫度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝置，它利用傳感器元件的電學(xué)量隨溫度變化而變化的特性來實(shí)現(xiàn)對溫度的測量。(2)熱敏電阻：利用半導(dǎo)體材料的阻值隨溫度變化而變化的特性實(shí)現(xiàn)對溫度的測量，其電阻大小與溫度高低有關(guān)，溫度變化，電阻有明顯變化。2．光電傳感器的原理(1)光電傳感器：將光學(xué)量變化轉(zhuǎn)化為電學(xué)量變化的裝置。(2)光敏電阻：光電傳感器的敏感元件，其阻值隨光照的增強(qiáng)而減小。知識點(diǎn)三生活中的傳感器1．溫度傳感器的應(yīng)用電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)機(jī)、消毒碗柜等與溫度相關(guān)的家用電器。2．紅外線控制器的應(yīng)用自動門、家電遙控器、生命探測儀、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報警器等。3．光敏傳感器的應(yīng)用：照相機(jī)等。4．壓力傳感器的應(yīng)用：電子秤等。知識點(diǎn)四傳感器在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和航天航空中的應(yīng)用1．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器無人管理的自動灌溉系統(tǒng)利用了濕度傳感器；自動化溫室種植中，溫室的自動控溫就是在溫度傳感器的幫助下實(shí)現(xiàn)的；現(xiàn)代糧庫采用了溫度傳感器和濕度傳感器。2．工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器安全生產(chǎn)中，如將一種埋入式光纖傳感器安置在大橋或水壩中，隨時可以監(jiān)控大橋和水壩的裂痕等安全隱患；在自動控制系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床中的位移測量裝置就是利用高精度位移傳感器(如光柵傳感器)對位移測量，從而實(shí)現(xiàn)精密加工。3．航天航空中的傳感器飛機(jī)保持一定飛行高度，當(dāng)飛機(jī)高度變化時，大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)自動發(fā)出與給定高度的差值信號，并通過自動駕駛儀操縱升降舵，使飛機(jī)恢復(fù)給定高度；在運(yùn)載火箭、載人飛船中，應(yīng)用了傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用；對航天員的各種生理指標(biāo)的測量有生理傳感器，如測量血壓、心電圖、體溫等?！菊n堂練習(xí)】1、（多選）關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是()A.傳感器一般是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷B.傳感器一定是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電路的通斷C.傳感器把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量是為了方便進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制D.電磁感應(yīng)是把磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，所以電磁感應(yīng)也是傳感器2、許多牛奶制品中被檢測出化學(xué)原料三聚氰胺。在多種檢測三聚氰胺的方法中有一種“酶標(biāo)法檢測”，這種檢測方法使用的傳感器，應(yīng)為傳感器中的哪一類()A.物理傳感器 B.化學(xué)傳感器C.生物傳感器 D.溫度傳感器3、額溫槍的原理是通過傳感器接收紅外線得出感應(yīng)溫度數(shù)據(jù)。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中用圖1所示電路驗(yàn)證額溫槍測量溫度的準(zhǔn)確性，已知電源電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，R0＝15Ω，熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系如圖2所示，則：(1)溫度越高時，電壓表示數(shù)________(填“越大”或“越小”)；(2)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為0.45V，則熱敏電阻此時的溫度為_________________________℃(保留1位小數(shù))。4、壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖(a)所示。將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球。小車向右做直線運(yùn)動過程中，電流表示數(shù)如圖(b)所示。下列判斷正確的是()A.從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動B.從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動C.從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動D.從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動5、傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同?？照{(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，會自動停止工作?？照{(diào)機(jī)內(nèi)使用的傳感器是()A.生物傳感器 B.紅外傳感器C.溫度傳感器 D.壓力傳感器6、圖為握力器原理示意圖，握力器把手上的連桿與彈簧一起上下移動，握力的大小可通過一定的換算關(guān)系由電流表的示數(shù)獲得。當(dāng)人緊握握力器時，如果握力越大，下列判斷正確的是()A.電路中電阻越大 B.電路中電阻不變C.電路中電流越小 D.電路中電流越大7、（多選）某學(xué)習(xí)小組研究學(xué)校宿舍樓的火警報警裝置的電路如圖所示，R1為熱敏電阻，溫度升高時，R1急劇減小，當(dāng)電鈴兩端電壓達(dá)到一定值時，報警電鈴響起，則下列說法正確的是()A.若試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)當(dāng)有火時裝置不響，應(yīng)把R2的滑片P向下移B.若試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)當(dāng)有火時裝置不響，應(yīng)把R2的滑片P向上移C.增大電源電壓，會使報警的臨界溫度降低D.增大電源電壓，會使報警的臨界溫度升高【課后練習(xí)】1．(多選)關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是()A．通常的傳感器可以直接用來進(jìn)行自動控制B．傳感器可以用來采集信息C．傳感器可以將感受到的一些信息轉(zhuǎn)換為電學(xué)量D．傳感器可以將所有感受到的信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量2、壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，在升降機(jī)中將重物放在壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化情況如圖乙所示，某同學(xué)根據(jù)電流表的示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)，下列說法中正確的是()A.0～t1時間內(nèi)，升降機(jī)一定勻速運(yùn)動B.0～t1時間內(nèi)，升降機(jī)可能減速上升C.t1～t2時間內(nèi)，升降機(jī)可能勻速上升D.t1～t2時間內(nèi)，升降機(jī)可能勻加速上升3、如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為電阻絲，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時，下列選項(xiàng)中不正確的是()A．電壓表的示數(shù)增大B．R2中電流減小C．電阻絲的功率增大D．電路的路端電壓增大4．火警報警器的電路示意圖如圖所示。其中，RT為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，這種半導(dǎo)體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而減小。電流表為值班室的顯示器，電源兩極之間接一報警器。當(dāng)傳感器RT所在處出現(xiàn)火情時，通過顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是()A．I變大，U變小 B．I變大，U變大C．I變小，U變小 D．I變小，U變大5．(多選)如圖是測試熱敏電阻R的實(shí)驗(yàn)電路圖，滑動變阻器已調(diào)節(jié)到某一適當(dāng)?shù)闹?。?shí)驗(yàn)中觀察到當(dāng)溫度升高時燈更亮，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析正確的有()A．溫度升高，電路中的電流減小B．溫度升高，電路中的電流增大C．溫度升高，熱敏電阻的阻值增大D．溫度升高，熱敏電阻的阻值減小6．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，電壓表和電流表均為理想交流電表，R是一個光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小。從某時刻開始在原線圈兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1＝2202sin100πtV，則()A．電壓表的示數(shù)為222VB．在天逐漸變黑的過程中，電流表A2的示數(shù)變小C．在天逐漸變黑的過程中，電流表A1的示數(shù)變大D．在天逐漸變黑的過程中，電壓表V的示數(shù)變大7．類人型機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”，猶如大腦的“控制器”，以及可以行走的“執(zhí)行器”，在它碰到障礙物前會自動避讓并及時轉(zhuǎn)彎。下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說法中正確的是()A．是力傳感器 B．是光傳感器C．是溫度傳感器 D．是聲音傳感器8．下列關(guān)于傳感器的說法正確的是()A．話筒是一種常用的傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號B．在天黑樓道里出現(xiàn)聲音時，樓道里的燈才亮，說明它的控制電路中只有聲音傳感器C．光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換為電阻大小變化D．電子秤中所使用的測力裝置是溫度傳感器9．日常生活中，在機(jī)場、車站等交通出入口，使用紅外線熱像儀通過紅外線遙感，可檢測出經(jīng)過它時的發(fā)熱病人。關(guān)于紅外線熱像儀，下列說法正確的是()A．選擇紅外線進(jìn)行檢測，主要是因?yàn)榧t外線具有熒光效應(yīng)B．紅外線熱像儀通過發(fā)射紅外線照射人體來檢測C．紅外線熱像儀同時還具有殺菌作用D．一切物體都能發(fā)射紅外線，而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同10．(多選)圖示為某電容傳聲器的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)人對著傳聲器講話，膜片會振動。若某次膜片振動時，膜片與極板間距離增大，則在此過程中()A．膜片與極板間的電容變小B．極板的帶電量增大C．膜片與極板間的電場強(qiáng)度增大D．電阻R中有電流通過11．某同學(xué)利用壓力傳感器設(shè)計(jì)水庫水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示，電路中的R1和R2，其中一個是