物理選擇性必修 第二冊(cè)第五章 傳感器1 認(rèn)識(shí)傳感器精品ppt課件

這是一份物理選擇性必修 第二冊(cè)第五章 傳感器1 認(rèn)識(shí)傳感器精品ppt課件，共23頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，神奇的傳感器，紅外線傳感器，乙醇傳感器，傳感器的定義，傳感器的種類，物理傳感器，化學(xué)傳感器，生物傳感器，其他分類方式等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.感受傳感器，知道傳感器是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的器件或裝置，知道傳感器在生產(chǎn)生活等實(shí)踐活動(dòng)中有廣泛應(yīng)用。2.了解傳感器的基本組成部分和應(yīng)用的一般模式。3.知道傳感器在某些方面可以代替甚至超過人類對(duì)自然的感知，能夠改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活方式。
問題：小盒子A 的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，盒外沒有開關(guān)。如果把磁體 B 放到盒子上面，燈泡就會(huì)發(fā)光，把磁體移走，燈泡熄滅。盒子里有什么樣的裝置，才能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？
原來，小盒子中有一種叫作“干簧管”的元件，它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，玻璃管內(nèi)封入了兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關(guān)的作用，操縱開關(guān)的是磁場(chǎng)這只看不見的“手”。干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器。那么，到底什么是傳感器？
1.“聲控—光控”開關(guān)
晚上，當(dāng)我們進(jìn)入黑洞洞的樓道時(shí)，一跺腳或者大聲喊一下，樓道燈自動(dòng)開啟，但是這種情況在白天卻不會(huì)發(fā)生。這是因?yàn)闃堑赖臒舭惭b了“聲控—光控”開關(guān)。這個(gè)開關(guān)會(huì)感知環(huán)境的明暗和聲音的強(qiáng)弱。只有環(huán)境的亮度低于某一個(gè)數(shù)值，同時(shí)聲強(qiáng)高于某一數(shù)值時(shí)，聲控—光控開關(guān)才會(huì)接通，燈才會(huì)亮。
一些賓館安裝了自動(dòng)門，當(dāng)人走近時(shí)，門會(huì)自動(dòng)打開；當(dāng)人離開時(shí)，門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。原來，有的自動(dòng)門裝有一種裝置，當(dāng)人走近時(shí)，可以檢測(cè)出人體向外輻射的紅外線，從而發(fā)出開關(guān)啟動(dòng)的命令。這種裝置就是紅外線傳感器。
交通警察在檢查司機(jī)是否酒后開車時(shí)，會(huì)讓司機(jī)對(duì)著“便攜式酒精檢測(cè)儀”呼氣，檢測(cè)儀就會(huì)顯示呼出氣體中的酒精濃度。這是因?yàn)闄z測(cè)儀上裝有“乙醇傳感器”，它能感知乙醇的濃度。
傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等物理量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的另一個(gè)物理量(通常是電壓、電流等電學(xué)量)，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。
非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義
把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制 。
利用物質(zhì)的物理特性或物理效應(yīng)制作而成，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器。
利用壓力傳感器 制成的電子秤
利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機(jī)或有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，如離子傳感器、氣體傳感器等化學(xué)傳感器。
利用電化學(xué)氣體傳感器 制成的可燃?xì)怏w報(bào)警器
利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識(shí)別和測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)，如酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、?xì)胞傳感器等生物傳感器。
利用葡萄糖生物傳感器制成的血糖儀
（1）根據(jù)被測(cè)量的不同分類，可分為聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器；（2）根據(jù)具體工作原理的不同，可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電式、磁電式等傳感器。
利用溫度傳感器 制成的電子體溫計(jì)
5. 智能手機(jī)中的部分傳感器
大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)制作的。這類傳感器種類最多，應(yīng)用領(lǐng)域也最廣泛。例如，一部普通的手機(jī)中就安裝有十幾種傳感器。
三、傳感器的組成與應(yīng)用模式
（1）傳感器的基本部分一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件組成。（2）敏感元件是指能直接感受或響應(yīng)外界被測(cè)非電學(xué)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指能將敏感元件輸出的信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分。它們分別完成檢測(cè)和轉(zhuǎn)換兩個(gè)基本功能。（3）如果敏感元件直接輸出的是電學(xué)量，它就同時(shí)兼為轉(zhuǎn)換元件。例如，熱電偶、壓電晶體都是這種敏感元件和轉(zhuǎn)換元件二者合一的傳感器。
2. 信號(hào)調(diào)整與轉(zhuǎn)換電路
被測(cè)非電學(xué)量信號(hào)經(jīng)敏感元件和轉(zhuǎn)換元件作用后，所輸出的電信號(hào)一般都比較弱，難以帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作，因此要通過信號(hào)調(diào)整與轉(zhuǎn)換電路把這個(gè)電信號(hào)放大。如果需要遠(yuǎn)距離傳送，還要把它轉(zhuǎn)換成其他電信號(hào)以抵御外界干擾。
3. 傳感器的應(yīng)用模式
可以用指針式電表或數(shù)字屏等顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)；也可以用來驅(qū)動(dòng)繼電器或其他元件，來執(zhí)行諸如打開管道的閥門、開通或關(guān)閉電動(dòng)機(jī)等動(dòng)作；還可以用計(jì)算機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)出更復(fù)雜的指令。概括起來，傳感器應(yīng)用的一般模式如圖所示。
1.關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是（　　）A.非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量→轉(zhuǎn)換器件B.電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換器件→非電學(xué)量C.非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換器件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量D.非電學(xué)量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換器件→敏感元件→電學(xué)量
解析：傳感器一定是通過將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量來傳遞信號(hào)的，傳感器工作的一般流程為：非電學(xué)量被敏感元件感知，然后通過轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過轉(zhuǎn)換電路將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于傳輸或測(cè)量的電學(xué)量，所以C正確。
2.［多選］如圖所示，干簧管放在磁場(chǎng)中時(shí)兩個(gè)舌簧能被磁化。關(guān)于干簧管，下列說法正確的是（　?。〢.干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B.干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C.干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用D.干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的
解析：干簧管能感知磁場(chǎng)，因?yàn)閮蓚€(gè)舌簧由軟磁性材料制成，當(dāng)周圍存在磁場(chǎng)時(shí)，兩個(gè)舌簧被磁化，就會(huì)相互吸引，所以是作為開關(guān)來使用的，是作為控制元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。由以上分析可知，本題正確選項(xiàng)為C、D。
3.如圖所示電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，該電路中右側(cè)固定不動(dòng)的金屬板b與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜a構(gòu)成一個(gè)電容器，a、b通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接。若聲源S發(fā)出聲波，則（　?。〢.a振動(dòng)過程中，a、b板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B.a振動(dòng)過程中，a、b板所帶電荷量不變C.a振動(dòng)過程中，靈敏電流計(jì)中始終有方向不變的電流D.a向右的位移最大時(shí)，a、b兩板所構(gòu)成的電容器的電容最大
4.人類發(fā)射的繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的航天器，在軌道上工作時(shí)需要電能，所需要的電能是由太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對(duì)準(zhǔn)太陽，為達(dá)到這一要求應(yīng)利用下列哪種傳感器來感知太陽方位（　?。〢.力傳感器B.光傳感器C.溫度傳感器D.生物傳感器
【解析】太陽能電池板的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當(dāng)電流最大時(shí)正對(duì)太陽，所以應(yīng)用的是光傳感器，選項(xiàng)B正確。
5.電梯門不會(huì)夾傷人的手，是因?yàn)殡娞蓍T安裝了（　?。〢.溫度傳感器B.紅外線傳感器C.壓力傳感器D.氣體傳感器 ?
解析：電梯門上裝有的傳感器利用壓力傳感器（電阻應(yīng)變片技術(shù)）來測(cè)量物體對(duì)應(yīng)變片的壓力，從而達(dá)到電梯門碰到人手的時(shí)候，即有較小作用力時(shí)電梯門自動(dòng)彈開的目的，因此C正確。
6. 如圖所示的裝置可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、航天器等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，自由長度為l，電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器總長也為l，電阻分布均勻。系統(tǒng)靜止時(shí)滑片P在B點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試寫出輸出電壓U與ω的函數(shù)關(guān)系式。