5.1 认识传感器 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共25张PPT)
文档属性
| 名称 | 5.1 认识传感器 课件 2023-2024学年高二物理人教版（2019）选择性必修2(共25张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 16.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-11 22:22:42 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第1节 认识传感器
第五章 传感器
1.了解传感器的概念,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，知道这些传感器的工作原理。
3.掌握传感器的组成与应用模式。
知识点一：神奇的传感器
1.“声控—光控”开关
思考讨论：当我们进入黑洞洞的楼道时，一跺脚，楼道灯自动开启，但是这种情况在白天却不会发生。这是为什么？
这是因为楼道的灯安装了“声控—光控”开关。这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。只有环境的亮度低于某一数值，同时声强高于某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。
2.红外线传感器
自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出使自动门开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。
3.乙醇传感器
交通警察在检查司机是否酒后开车时，会让司机对着 “便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。
视觉
4.人的感觉器官与传感器的类比
嗅觉
触觉、温觉
味觉
听觉
光传感器
湿度传感器
气体传感器
味传感器
声音传感器
温度传感器
压力传感器
计算机相当于人的大脑，执行机构相当于人的肌体，传感器就相当于人的“五官”。
5.传感器
（1）定义
在现代技术中，传感器（sensor）是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、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便于传送和处理的可用信号输出。
（2）传感器的作用
把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
思考与讨论：1.传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方使用了传感器？
2.请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器要起什么作用？
路灯使用光电传感器,水龙头、自动门使用红外线传感器，日光灯、冰箱、电饭锅空调器使用温度传感器，起着自动控制的作用，手持体温计利用的是红外温度传感器。
家中使用天然气具有一定的危险性，应安装气敏传感器，可在天然气泄漏时起到报警作用，这种传感器在检测时，可能会因为气体浓度过小而检测不到。
1.什么是传感器 它的作用是什么 简述一下你对传感器的认识和理解。
练一练
传感器是能够将感受到的非电学量，按一定规律转换成电学量输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，敏感元件和转换元件合二为一的也很多。
传感器种类很多，根据其利用的物质的特性不同可分为：物理传感器、化学传感器、生物传感器。根据其被测量的不同可分为：声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。
根据具体工作原理的不同可分为：电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
知识点二：传感器的种类
1.物理传感器
（1）原理：根据物理特性或物理效应制作而成的传感器。
例如力传感器、磁传感器、声传感器、电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等。
利用温度传感器制成的电子体温计
利用压力传感器制成的电子秤
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。
利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器
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。
利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪
大多数传感器是以物理原理为基础制作的。这类传感器种类最多，应用领域也最广泛。
一部普通的智能手机中就安装有十几种传感器，能感受声音、图像、压力、磁场、加速度等各种信息。
加速度传感器
智能手机中的部分传感器
声传感器
压力传感器
温度传感器
环境光线传感器
陀螺仪
图像
传感器
电子罗盘
4. 物理传感器的两大类分类方式
（1）根据被测量的不同
可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；
（2）根据具体工作原理的不同
可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
1.夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，因为控制路灯的电路中安装了下列哪种传感器（ ）
A．温度传感器 B．红外线传感器
C．光敏传感器 D．声音传感器
练一练
C
知识点三：传感器的组成与应用模式
1. 传感器的组成
（1）传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成，它们分别完成检测和转换两个基本功能。
（2）敏感元件
能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；
（3）转换元件
将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。
热电偶温度计
压电晶体晶体片
热电偶、压电晶体都是这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器
特别提醒！
思考：如何应用从传感器获得的信号呢？
可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据；也可以用来驱动继电器或其他元件，来执行诸如打开管道的阀门、开通或关闭电动机等动作；还可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令。
3.传感器应用的一般模式
被测量
敏感元件
转换元件
传感器基本部分
电
信
号
信号调整与转换电路
执行机构
显示器（指针式电表或数字屏）
计算机系统
思考与讨论:话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个金属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗？
乙
甲
固定电极
声音
输出信号
振动膜片
电容式话筒
（1）振动膜片：声波使振动膜发生振动，振动膜作为敏感元件，感受声音信号的变化。
（2）振动膜片与固定电极组成的电容器相当于转换元件，将声音信号的强弱转换成电容器的电容变化。
（3）电容器产生充、放电电流，加载在电阻R两端的电压也随之变化。这样，信号最后经过转换电路就被输出为便于测量和处理的电压信号，用于显示、记录等。
科学漫步 机器人
机器人在下水道里探测水下管网
服务型机器人
我国自主研发的探索号自治式水下机器人
阅读课文了解第一代机器人、第二代机器人、第三代机器人。
1.请列举一个你认为很“神奇”的利用传感器工作的例子，简单说明它的原理。
练一练
举两例供参考。（1）红外线传感器在自动门中的应用：当人们接近门的时候，传感器识别人体的红外线传递给驱动系统将门开启，在人离开后再将门自动关闭。
(2)电容式触摸屏中传感器的应用：电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃、电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，导体层和手指构成了电容式触摸屏的两极，形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，位于触摸屏后的控制器便会根据电流算出触摸点的位置。
认识传感器
传感器定义、作用
传感器的分类
物理传感器：根据物理特性或物理效应制作而成的传感器
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
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
传感器的组成与应用模式
敏感元件、转换元件
第1节 认识传感器
第五章 传感器
1.了解传感器的概念,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，知道这些传感器的工作原理。
3.掌握传感器的组成与应用模式。
知识点一：神奇的传感器
1.“声控—光控”开关
思考讨论：当我们进入黑洞洞的楼道时，一跺脚，楼道灯自动开启，但是这种情况在白天却不会发生。这是为什么？
这是因为楼道的灯安装了“声控—光控”开关。这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。只有环境的亮度低于某一数值，同时声强高于某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。
2.红外线传感器
自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出使自动门开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。
3.乙醇传感器
交通警察在检查司机是否酒后开车时，会让司机对着 “便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。
视觉
4.人的感觉器官与传感器的类比
嗅觉
触觉、温觉
味觉
听觉
光传感器
湿度传感器
气体传感器
味传感器
声音传感器
温度传感器
压力传感器
计算机相当于人的大脑，执行机构相当于人的肌体，传感器就相当于人的“五官”。
5.传感器
（1）定义
在现代技术中，传感器（sensor）是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、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便于传送和处理的可用信号输出。
（2）传感器的作用
把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
思考与讨论：1.传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方使用了传感器？
2.请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器要起什么作用？
路灯使用光电传感器,水龙头、自动门使用红外线传感器，日光灯、冰箱、电饭锅空调器使用温度传感器，起着自动控制的作用，手持体温计利用的是红外温度传感器。
家中使用天然气具有一定的危险性，应安装气敏传感器，可在天然气泄漏时起到报警作用，这种传感器在检测时，可能会因为气体浓度过小而检测不到。
1.什么是传感器 它的作用是什么 简述一下你对传感器的认识和理解。
练一练
传感器是能够将感受到的非电学量，按一定规律转换成电学量输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，敏感元件和转换元件合二为一的也很多。
传感器种类很多，根据其利用的物质的特性不同可分为：物理传感器、化学传感器、生物传感器。根据其被测量的不同可分为：声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。
根据具体工作原理的不同可分为：电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
知识点二：传感器的种类
1.物理传感器
（1）原理：根据物理特性或物理效应制作而成的传感器。
例如力传感器、磁传感器、声传感器、电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等。
利用温度传感器制成的电子体温计
利用压力传感器制成的电子秤
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。
利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器
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。
利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪
大多数传感器是以物理原理为基础制作的。这类传感器种类最多，应用领域也最广泛。
一部普通的智能手机中就安装有十几种传感器，能感受声音、图像、压力、磁场、加速度等各种信息。
加速度传感器
智能手机中的部分传感器
声传感器
压力传感器
温度传感器
环境光线传感器
陀螺仪
图像
传感器
电子罗盘
4. 物理传感器的两大类分类方式
（1）根据被测量的不同
可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；
（2）根据具体工作原理的不同
可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
1.夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，因为控制路灯的电路中安装了下列哪种传感器（ ）
A．温度传感器 B．红外线传感器
C．光敏传感器 D．声音传感器
练一练
C
知识点三：传感器的组成与应用模式
1. 传感器的组成
（1）传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成，它们分别完成检测和转换两个基本功能。
（2）敏感元件
能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；
（3）转换元件
将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。
热电偶温度计
压电晶体晶体片
热电偶、压电晶体都是这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器
特别提醒！
思考：如何应用从传感器获得的信号呢？
可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据；也可以用来驱动继电器或其他元件，来执行诸如打开管道的阀门、开通或关闭电动机等动作；还可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令。
3.传感器应用的一般模式
被测量
敏感元件
转换元件
传感器基本部分
电
信
号
信号调整与转换电路
执行机构
显示器（指针式电表或数字屏）
计算机系统
思考与讨论:话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个金属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗？
乙
甲
固定电极
声音
输出信号
振动膜片
电容式话筒
（1）振动膜片：声波使振动膜发生振动，振动膜作为敏感元件，感受声音信号的变化。
（2）振动膜片与固定电极组成的电容器相当于转换元件，将声音信号的强弱转换成电容器的电容变化。
（3）电容器产生充、放电电流，加载在电阻R两端的电压也随之变化。这样，信号最后经过转换电路就被输出为便于测量和处理的电压信号，用于显示、记录等。
科学漫步 机器人
机器人在下水道里探测水下管网
服务型机器人
我国自主研发的探索号自治式水下机器人
阅读课文了解第一代机器人、第二代机器人、第三代机器人。
1.请列举一个你认为很“神奇”的利用传感器工作的例子，简单说明它的原理。
练一练
举两例供参考。（1）红外线传感器在自动门中的应用：当人们接近门的时候，传感器识别人体的红外线传递给驱动系统将门开启，在人离开后再将门自动关闭。
(2)电容式触摸屏中传感器的应用：电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃、电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，导体层和手指构成了电容式触摸屏的两极，形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，位于触摸屏后的控制器便会根据电流算出触摸点的位置。
认识传感器
传感器定义、作用
传感器的分类
物理传感器：根据物理特性或物理效应制作而成的传感器
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
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
传感器的组成与应用模式
敏感元件、转换元件