课件66张PPT。教师用书独具演示●课标要求
1．了解传感器的概念，结构及各部分的作用．
2．通过实验感知半导体热敏电阻的特性．
3．了解温度与光传感器常用的敏感元件及其在生活、生产中的应用．1 传感器2 温度传感器和光传感器
●课标解读
1．知道非电学量转换成电学量的技术意义，通过实验知道常见传感器的工作原理．
2．了解干簧管的构造及作用．
●教学地位
本节知识属于“了解”水平，在高考中出现的频度较小，对于传感器的工作原理，及敏感元件的特性，有可能与其他知识相结合出现在选择题或实验题中．●新课导入建议
人们能通过眼睛、耳朵、鼻子、口和肌肤，接收外部世界的光线、声音、气味、温度等信息，并将这些信息传输给大脑，以作出正确的处理和判断．是否有些仪器像人的眼睛、耳朵、鼻子、口和肌肤一样，能够接收外部世界的光线、声音、气味、温度等信息，并采取一定的方式把这些信息储存或显示或处理，这是我们这节课主要探究和学习的内容．课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论) ●教学流程设计步骤1：导入新课，本节教学地位分析 步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生) 步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路) 步骤4：教师通过例题讲解总结敏感元件的作用和传感器的工作原理 步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评 步骤6：师生互动完成“探究2”(方式同完成探究1相同) 步骤7：完成“探究3”(重在讲解规律方法技巧) 步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况 步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课时作业】 演示结束1.基本知识传感器
(2)敏感元件的原理和应用实例：
①原理：大多数传感器是通过敏感元件把_________转变为电学量，或转化为电路的_________，从而实现方便的显示、记录、处理和控制．
②应用实例：
半导体热敏电阻：
具有电阻随温度_________的特性，可以实现对温度的测量．常用于温度传感器．
干簧管：感知_____的敏感元件，常用于______控制开关．非电学量控制开关灵敏变化磁场磁场2．思考判断
(1)干簧管是一种磁传感器．(√)
(2)传感器担负着采集信息的任务．(√)
(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．(√)
3．探究交流
街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性可以制成自动点亮、熄灭的装置，从而实现自动控制．想一下，这是利用了半导体的什么性质呢？
【提示】 利用了半导体敏感元件的光敏特性.1.基本知识
(1)温度传感器
①概念：温度传感器是把_______转换为电信号的传感器．
②几种常用的温度传感器：
(ⅰ)热双金属片温度传感器
a．敏感元件：两种____________相差较大的金属片焊接或轧制成的热双金属片．温度传感器和光传感器温度热膨胀系数b．工作原理：温度升高时，由于两面金属膨胀程度______，双金属片就会变形．因此___________可作为温度的敏感元件．
利用了热双金属片对温度的感知表现为______的特性．
(ⅱ)热电阻传感器
a．敏感元件：用金属丝制作的______电阻(又叫热电阻)
b．热电阻阻值与温度t的关系
R＝___________．
(R0为t＝0℃时导体电阻，θ为温度系数)不同热双金属片形变感温R0(1＋θt)(ⅲ)热敏电阻传感器
a．敏感元件：_______热敏电阻．
b．热敏电阻的分类
一种是随温度升高而电阻______的热敏电阻，用NTC符号表示；另一类随温度升高而电阻______的热敏电阻，用PTC符号表示．
c．特点及用途
热敏电阻对温度变化的响应________，常用于_____、温度______或__________．半导体减小增大很敏感测温控制过热保护
(3)光传感器
①概念
光传感器是利用光敏电阻把_______这个光学量转换为_______这个电学量，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而_______．
②应用：___________、光电式转速器等都是利用了光电传感器来工作的．光强电阻减小火灾报警器③两种实用的光传感器
a．光电式烟尘浓度计，靠监测_________来工作．
b．光电式转速表
光源发出的光经_______会聚成平行光束照到被测旋转物体上，被________反射回来，再经_______聚焦落到____________上，产生与转速对应的_______信号，经信号处理电路处理后，显示出转速．烟尘浓度透镜反光纸透镜光敏二极管电脉冲2．思考判断
(1)温度传感器的敏感元件一定是热敏电阻．(×)
(2)光敏电阻可以将电信号转化为光信号．(×)
(3)双金属片热保护器是一种温度传感器．(√)
3．探究交流
如何根据电阻的变化反映光或温度的变化？
【提示】 当光或温度发生变化时连接在电路中的光敏电阻或热敏电阻的阻值发生变化，通过它的电流或加在它上面的电压就发生变化，从而可通过电压表或电流表反映出来，即电压或电流的变化表示光或温度的变化. 【问题导思】
1．传感器由哪几部分组成？
2．传感器是如何工作的？
3．传感器可分为哪几类？对传感器的认识1．传感器的工作流程和传感器组成
(1)传感器的工作流程
(2)传感器的组成
①敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的．
②转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的，与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件．
③转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等．
2．传感器的原理
传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再传送给控制系统产生各种控制动作．
3．分类
(1)按传感器所测量物理量分为：位移、力、速度、温度、流量、气体成分等传感器．
(2)按传感器工作原理分为：电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、热电偶等传感器．
(3)按传感器输出信号性质分：输出为开关量(“1”或“0”或“开”和“关”)的开关型传感器；输出为模似信号的模拟型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器． 全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图3－1－1所示，其中路端电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端，R′为定值电阻且R′?R，小阳同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(填“增大”或“减少”)．【审题指导】 审题时应注意以下问题：
(1)滑动变阻器R的连接方式如何？
(2)注意路端电压保持不变和R′?R这两个条件． 图3－1－1
【解析】 由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′?R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c之间，当油量减少时，电压表示数将增大．
【答案】 b、c 增大电学量具有便于控制、放大、衰减、波形整理、显示、可储存、远距离传输等技术方面的优点，尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以现代信息技术与自动控制中常将非电学量转化成电学量进行信息收集．1．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是( )
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量【答案】 C【问题导思】
1．光传感器和温度传感器有何不同．
2．为什么光敏电阻光越强，电阻值越小．
3．半导体热敏电阻有哪两类？各有什么特性？光传感器和温度传感器 1．光电传感器和温度传感器的不同
2.光敏电阻特性成因分析
当光敏电阻受到光照射时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性明显地增强，电阻减小．3．热敏电阻的种类及特性曲线
常见的有两种类型，图中3－1－2甲为PTC型，乙为NTC型．PTC型为正温度系数热敏电阻，NTC型为负温度系数热敏电阻．图3－1－2 (2012·南京高二期末)如图3－1－3所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )
A．温度不变，光照增强
B．温度升高，光照不变
C．温度降低，光照增强
D．温度升高，光照减弱图3－1－3【审题指导】 审题时应注意以下问题：
(1)Rt为负温度系数的热敏电阻、R为光敏电阻．
(2)分析灯泡L的亮度变化要根据闭合电路欧姆定律．
【解析】 由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A正确，B错误．若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L变暗，C正确．若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮．D错误．
【答案】 AC2．如图3－1－4所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往RT上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用电吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．图3－1－4
【解析】 若往RT上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，所以指针应向左偏；用电吹风机将热风吹向电阻，电阻RT温度升高，电阻值减小，所以指针向右偏．
【答案】 左 右 用图3－1－5甲所示电路测量电流表的内阻，闭合电键S，当变阻器的滑片滑至c处时，电流表和电压表的读数分别为40 mA、9 V，已知图甲中热敏电阻的I－U关系图线如图乙所示，则电流表的内阻为( )
A．0.14 Ω
B．85 Ω
C．140 Ω
D．225 Ω综合解题方略——传感器电路分析 甲 乙
图3－1－5 【答案】 B常见敏感电阻问题的处理方法
常见的敏感电阻有热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、压敏电阻等．对于这些敏感电阻，经常与电学实验相联系进行考查，考查的方式一般是把传统的电学实验原理及方法，放到研究敏感电阻特性的背景中进行考查，解答此题需要把握以下三点：
1．明确各敏感电阻的特性
明确这些敏感电阻随所处环境的温度、光照、磁场、压力等的变化而灵敏变化的情况，能从各自的特性曲线上了解或求得所需要的信息．2．明确所考查电学实验的原理及方法，这是解题的关键．
3．将敏感电阻的特性与电学实验的原理方法相结合，运用所学的电学规律(如欧姆定律等)或力学规律(如牛顿运动定律等)解题．【备选例题】
1．传感器是一种采集信息的重要器件，如图教3－1－1所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路．当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转．在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，灵敏电流计指针的偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )A．灵敏电流计指针向右偏
B．灵敏电流计指针向左偏
C．灵敏电流计指针不动
D．不能判断灵敏电流计指针向哪边偏
【审题指导】 审题时应注意以下问题：
(1)F的作用使电容器两极板间的距离减小．
(2)电容器始终与电源相连接，其两端的电压不变．图教3－1－1【答案】 A2．(2012·广元高二期末)传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图教3－1－2所示为一种电容传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( )
A．a、b板之间的电场强度不变
B．a、b板所带的电荷量不变
C．电路中始终有方向不变的电流
D．向右位移最大时，电容器的电容最大图教3－1－2【答案】 D
【备课资源】(教师用书独具)
轿车上的传感器
汽车传感器将有关汽车运行的变化量传递到有关的仪表或者控制器，在汽车上起到了“耳目”的作用．
1970年以前，一般汽车上只有油压、水温、油量三种传感器，分别监测发动机的润滑压力，冷却水温度和燃油箱的储量．从70年代开始，伴随着汽车电子化的发展，汽车性能的提高和人们对环境保护意识的加强，传感器在现代汽车上的应用范围和使用数目也不断增加，目前轿车上的传感器已经广布全车，从发动机到变速器，从转向到安全气囊，从制动到悬架，从照明到空调都已经有了传感器的踪影．据统计，现在中级的轿车已有传感器20个左右，高级的轿车已达80个以上，而且呈不断增加的趋势．
目前汽车传感器有两大类，一类是使驾驶者直接了解汽车各部分状态的仪表传感器，另一类是用于控制汽车运行状态的控制传感器．前一种早就有了，后一种是现代汽车电子技术的发展产物．控制传感器也是一种转换器，它将物理量或者化学量等信号转换成一种计算机能够理解的电信号，传感器是控制系统的关键部件，如果没有各种传感器，计算机根本无法工作，汽车电子化也就无从谈起．
例如现代轿车的电子燃油喷射发动机上，都安装有进气温度传感器，真空传感器等多种传感器，它们各得其位，分别安置在进气管道，节流阀，分电器轴等位置上，监测进气温度、压力、流量以及发动机转速，将这些信号变成电信号传递给计算机，又称中央控制器(ECU)，它将信号和储存在固定存储器中的信号进行比较，计算出当前状况下最佳的点火时刻及最佳的喷油量，从而输出脉冲电流去控制操纵有关元件．
目前轿车上的传感器所监测信号的范围越来越大，已从过去单纯监测车内物理变化到现在监测车内外的物理变化和化学变化，包括环境温度的变化，驾驶者的身体及精神变化，车辆的位置变化等．传感器是电子控制系统的“探头”，传感器用得越多，车上的电子化越全面，轿车的自动控制程度也就越高. 1．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．干簧管接入电路中相当于开关的作用
D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的
【解析】 干簧管是一个磁场自动控制的电路开关，故选项C、D正确．
【答案】 CD2．关于传感器的作用，下列说法中正确的有( )
A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以用来采集信息
C．传感器可以将感受到的一些信号转换为力学量
D．传感器可以将所有感受到的信号转换为电学量
【解析】 通常的传感器输出的电学信号非常微弱，要经过放大，再送给控制系统产生各种控制动作，A错．传感器通过采集力、温度、光、声、磁场、化学成分等信息，按一定规律转换为电压、电流、电阻等电学量或电路的通断，传感器并不能将所有非电学信号都转换为电学量，故B正确，C、D错误．
【答案】 B3．下列说法正确的是( )
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．湿度传感器只能是物理传感器
C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应
【解析】 各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿度传感器为化学传感器，故B错，传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等，故C错．由物理传感器定义知D正确．
【答案】 D4．(2011·江苏高考)美国科学家Willard S．Boyle与George E．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )
A．发光二极管 B．热敏电阻
C．霍尔元件 D．干电池
【解析】 发光二极管有单向导电性，A错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B、C对；干电池是电源，D错．
【答案】 BC5．如图3－1－6所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是( )
图3－1－6
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变
【解析】 电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的电压恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变强，光敏电阻的电阻变小，所以电流变大，则L的功率变大．
【答案】 A课后知能检测本小节结束
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1．了解传感器在日常生活中的应用．
2．会分析简单的传感器的应用电路和原理图．3 生活中的传感器4 简单的光控和温控电路(选学)
●课标解读
1．列举传感器在生活和生产中的作用．
2．能设计简单的应用传感器的自动控制电路．
●教学地位
本节知识属于“了解”水平，在高考中出现的频度较小，光控电路和温控电路属选学内容，高考命题应不会涉及．●新课导入建议
夜晚，楼梯上漆黑一片．但随着我们的脚步声响，楼梯的灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯控制装置好像能“看见”我们的到来，开灯迎接；又好像能“听到”我们的离去，关灯节能．这种“人性化”的功能是靠什么实现的呢？
今天我们就学习这方面的知识课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论) ●教学流程设计步骤1：导入新课，本节教学地位分析 步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生) 步骤3：师生互动完成“探究1” 步骤4：教师通过例题讲解总结分析传感器问题时应注意的问题 步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评 步骤6：师生互动完成“探究2”和“探究3” 步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况 步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课时作业】 演示结束1.基本知识
(1)洗衣机中的传感器
全自动洗衣机已经实现利用_______和电脑技术对洗涤全过程进行检测和控制．近年来的模糊洗衣机中的传感器大致有以下几类：______传感器、______传感器、_____传感器、______传感器、________传感器、__________传感器、 ______(压电)传感器，这些传感器收集到的信息，经微电脑综合推理判断后，执行______的工作程序．生活中的传感器 传感器水位负载量水温布质洗涤粉脏污程度脱水最佳(2)电冰箱中的传感器
电冰箱主要由______系统和控制系统两大部分组成．控制系统主要包括：_________控制、_________控制、______________保护等．
(3)家用报警器
①居家生活中，煤气泄漏会危及人身安全，需要加以防范．我们可以利用______元件制作有害气体报警器和______气体报警器．
②有一种敲击防盗报警器，它利用______式传感器对门窗玻璃损毁产生反应，形成对报警装置的启动．还有一种冲击防盗报警器，由______传感器和______电路两部分组成．制冷温度自动除霜温度过热及过电流气敏可燃压电冲击执行(4)传感器与人的感官
①____传感器和由它制成的录像头和监控探头，可以类比人的眼睛．
②对有毒有害气体进行监控的______和______传感器，相当于人的鼻和舌等嗅觉、味觉器官．
③______和______传感器，以及______传感器可以认为相当于人的触觉器官，如手、足、皮肤等．
④___传感器相当于人的耳朵．在有些探测活动中，传感器可以比人______，或者可以报告更______的结果，传感器确实有“______”之处．光化学生物力学振动温度声灵敏准确过人2．思考判断
(1)无人管理的自动灌溉系统，用到了湿度传感器．(√)
(2)传感器只能用于高端科技中，日常生活中的传感器并不多见．(×)
(3)测量人体重的电子秤，用到了压力传感器．(√)
3．探究交流
为什么说传感器就像人的眼睛、耳朵？
【提示】 应从感知外界信息角度理解，人的眼睛、耳朵不断为我们收集外界信息，并通过神经系统将信号传送到大脑，而传感器的敏感元件也在感受外界的相关变化，并将其转换为电信号，传送给下一级装置分析、执行．1.基本知识
(1)光控自动照明电路
①电路原理图简单的光控和温控电路(选学) 图3－3－1②功能
利用______电阻作控制元件从而通过光线来实现自动控制，使电路在天亮时自动______，天黑时自动______．
③调试
将光敏电阻用______包住使它不被光照亮，如果发光二极管不亮，则调节__________，直到发光二极管发光为止．然后将包裹光敏电阻的______打开，看它是否熄灭，如果此时发光二极管不熄灭，则再调节_______．反复使光敏电阻遮光或见光，直到可以实现发光二极管在光敏电阻________时熄灭，________时发光为止．此时发光二极管就相当于一个由环境明暗变化而自动控制的灯．光敏切断导通黑纸电位器R1黑纸电位器有光照无光照(2)温控电熨斗
①电路原理图图3－3－2②功能
利用______电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在低于指定值时，电热器供电加热，否则将电源关闭．
③调试
室温下，如果发光二极管不亮，则调节电位器R1，直到发光二极管发光为止．然后将电烤灯通电并靠近热敏电阻加热，看它是否熄灭，如果此时发光二极管不熄灭，则再调节电位器．反复将电烤灯靠近或远离______电阻，直到可以实现发光二极管在热敏电阻温度______时熄灭，正常室温时______为止．热敏热敏升高发光2．思考判断
(1)自动照明电路实现路灯晚上亮，白天不亮，是利用光控电路来实现的．(√)
(2)温控电熨斗中用的敏感元件是热敏电阻．(√)
3．探究交流
在蔬菜种植大棚中，人们需要控制光照强度、温度、空气湿度、空气中的二氧化碳浓度、土壤湿度等影响蔬菜生长的条件．问题：在蔬菜种植大棚中要用到哪些传感器？它们的作用是什么？
【提示】 要用到光传感器、温度传感器、湿度传感器等；作用是：感受光强、温度、湿度等. 【问题导思】
1．敏感元件在传感器的应用中起什么作用？
2．根据你的观察和经验我们在哪些地方用到传感器？这些传感器用到什么敏感元件？传感器的应用分析
1．传感器的应用步骤
物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：
(1)信息采集．
(2)信息加工、放大、传输．
(3)利用所获得的信息执行某种操作．2．分析传感器问题要注意四点
(1)感受量分析
要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．
(2)输出信号分析
明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．
(3)电路结构分析
认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析
传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．
①以力传感器为例：传感器感受力的信息(如大小、方向是否变化等)后转化为电压、电流、电阻等电学量，然后经过放大，传输到执行机构进行某种操作(如借助继电器控制电路通断，借助仪表进行显示等)．
②以光传感器为例：光传感器感受光的信息(如光的强弱、颜色等)，通过敏感元件(如光敏电阻、光电池等)将光的信息转化为电阻、电流等电学量，然后经过放大，传输到执行机构后执行某种操作． 车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动制动安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转，请简述其工作原理．图3－3－3中的A为车床上的电动机；B为随电动机高速转动的工件；C为光源，它发出的光照到光敏电阻D上；E为电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧．图3－3－3
【审题指导】 解题时应注意以下问题：
(1)观察、分析电路结构图．
(2)注意应用光敏电阻的特性分析问题．
【解析】 当手在C、D间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值迅速变大，电路中的电流减小，使电磁铁磁性减弱从而放开衔铁，造成电动机断路，使工件停转以保证安全．
【答案】 见解析1．(2013·南充高中高二检测)如图3－3－4所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可经O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是( )图3－3－4A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联
【解析】 由图可知A、B是电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或排斥，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用．所以选项A正确．
【答案】 A【问题导思】
1．传感器与人感官相比各有什么优缺点？
2．人类的五大器官可分别与哪类传感器类比？生活中的传感器 1．传感器与人感官的优缺点
好多传感器都能与人的感觉器官对号入座，但有些传感器的测量内容，是人的整体感觉所作出的判断，甚至有些传感器能够承担人的感官所做不到的任务，也有些传感器比人的感觉灵敏度高、测量结果更客观，或者能够代替人去承担危及人的健康的任务．但人也有人的优势．由于人的感官与大脑紧密联系在一起，所以感知与分析判断是融为一体的，得到的是综合的信息，认识会更全面．而且人还可以联想到环境状况及历史情况，再作出去伪存真的判断分析．综合与联想是人的优势．另外，人脑的学习及记忆对感官能力也有影响．机器人要真正达到人类的智能水平并不是容易的事．
2．与人类的五大感官相类比的传感器
光敏传感器——视觉；声敏传感器——听觉；气敏传感器——嗅觉；化学传感器——味觉；压敏、温敏、流体传感器——触觉． 如图3－3－5所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( )图3－3－5
A．电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少
B．电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少
C．电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的
D．电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变
【审题指导】 审题时应注意以下问题：
(1)理解PTC元件的特点是什么？
(2)分析电路的串、并联关系．
【解析】 启动时，由于PTC元件温度低，电阻小，故耗电多，故B正确．启动后，随着PTC元件的温度升高，元件本身电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组的功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，故D正确．
【答案】 BD解决含电路传感器问题的技巧
1．要分清是哪种敏感元件，同时熟知各类敏感元件的特点．
2．根据电路结合敏感元件的变化，解决相关问题．2．电冰箱主要由制冷系统和控制系统两大部分组成，在控制系统中，传感器起着非常重要的作用．关于电冰箱中的传感器，下列说法正确的是( )
A．电冰箱中的温控器是由温度传感器控制的
B．电冰箱中的温控器是由湿度传感器控制的
C．电冰箱由温度传感器控制制冷压缩机的启动与停止
D．电冰箱由温度传感器控制除霜温控器的启动与停止
【解析】 电冰箱中温度控制系统主要是温度传感器，与湿度无关．
【答案】 ACD 如图3－3－6所示为某校科技活动小组制作的恒温箱电路示意图，电热丝是恒温箱的加热元件．图中的水银温度计为导电温度计，上面的金属丝A的高度可以调整，下面的金属丝B与温度计的水银接触，该温度计的水银液泡被放置到恒温箱内．请根据此电路图说明恒温箱工作的原理．综合解题方略——恒温箱原理分析 图3－3－6【审题指导】 恒温箱电路可以分为为两部分：
(1)控制电路：左边的水银温度计，低温时断电，高温时通电．
(2)工作电路：左边的电热丝，低温时通电发热．高温时自动断电．
【规范解答】 通电后当恒温箱内的温度未达到导电温度计金属丝A所指示的温度时，电热丝被连接在电路中，使恒温箱温度升高．当导电温度计中的水银柱上升到金属丝A指示的温度时，继电器线圈被接通，衔铁被吸下，电热丝断电，停止加热，温度降低后线圈电路断开，衔铁被释放，电热丝再次被连入电路，如此反复，从而保持恒温箱内温度恒定．
【备课资源】(教师用书独具)
机器人与传感器
1．视觉：20世纪50年代后期出现，发展十分迅速，是机器人中最重要的传感器之一.
机器视觉从20世纪60年代开始首先处理积木世界，后来发展到处理室外的现实世界.20世纪70年代以后，实用性的视觉系统出现了．
视觉一般包括三个过程：图像获取、图像处理和图像理解．相对而言，图像理解技术还很落后．2．力觉：机器人力传感器就安装部位来讲，可以分为关节力传感器、腕力传感器和指力传感器．
国际上对腕力传感器的研究是从20世纪70年代开始的，主要研究单位有美国的DRAPER实验室、SRI研究所、IBM公司和日本的日立公司、东京大学等单位．
3．触觉：作为视觉的补充，触觉能感知目标物体的表面性能和物理特性：柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等．
触觉研究从20世纪80年代初开始，到20世纪90年代初已取得了大量的成果．4．接近觉：研究它的目的是使机器人在移动或操作过程中获知目标(障碍)物的接近程度，移动机器人可以实现避障，操作机器人可避免手爪对目标物由于接近速度过快造成的冲击．
5．听觉：(1)特定人语音识别方法，是将事先指定的人的声音中的每一个字音的特征矩阵存储起来，形成一个标准模板(或叫模板)，然后再进行匹配．它首先要记忆一个或几个语音特征，而且被指定人讲话的内容也必须是事先规定好的有限的几句话．特定人语音识别系统可以识别讲话的人是否是事先指定的人，讲的是哪一句话．
(2)非特定人的语音识别系统大致可以分为语言识别系统，单词识别系统，及数字音(0～9)识别系统．非特定人的语音识别方法则需要对一组有代表性的人的语音进行训练，找出同一词音的共性，这种训练往往是开放式的，能对系统进行不断的修正．在系统工作时，将接收到的声音信号用同样的办法求出它们的特征矩阵，再与标准模式相比较．看它与哪个模板相同或相近，从而识别该信号的含义．图教3－3－11．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( )
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】 空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确．
【答案】 C
2．下列器件是应用力传感器的是( )
A．鼠标器 B．火灾报警器
C．测温仪 D．电子秤
【解析】 鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确．
【答案】 D
3．近年流行的模糊洗衣机中的传感器有好多种，下列可能没有的是( )
A．水位传感器 B．水温传感器
C．脱水传感器 D．声敏传感器
【解析】 近年流行的模糊洗衣机中的传感器，大致有以下几类：水位传感器、负载量传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器、脏污程度传感器、脱水传感器．而没有声敏传感器，故选D.
【答案】 D4．如图3－3－7所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来．下列说法正确的是( )
A．电吉他是光电传感器
B．电吉他是温度传感器
C．电吉他是声音传感器
D．弦改用尼龙材料原理不变图3－3－7【解析】 由电吉他发声原理可知是将声音的变化转变为电流的变化，C对，A、B、D错．
【答案】 C5．如图3－3－8所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )图3－3－8A．严重污染时，LDR是高电阻
B．轻度污染时，LDR是高电阻
C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响
【解析】 严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．
【答案】 AD 课后知能检测本小节结束
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