5.1认识传感器(教学课件）(共34张PPT)——高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

(共34张PPT)
第一节
认识传感器
第五章 传感器
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1.通过探究活动并结合实验，认识什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义
2.通过大量的生活实例，了解传感器的种类，知道传感器的分类方式
3.通过探究实验和特定推理，知道传感器的组成与应用模式，培养学生科学思维、实验探究的学科素养
新课导入
生活中，无处不在的传感器…
声控开关
酒精检测仪
非接触体温枪
相机
电子秤
自动门
第一节
神奇的传感器
神奇的传感器
传感器
接收外界信息，并按照一定的规律和要求把信息转换成可用输出信息的装置
视觉
嗅觉
味觉
触觉、温觉
听觉
光传感器
声音传感器
味传感器
温度传感器
压力传感器
湿度传感器
气体传感器
神奇的传感器
1.“声控—光控” 传感器
在傍晚进入楼道时，一跺脚或者大声喊一下，楼道灯自动开启，但是这种情况在白天却不会发生。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个数值，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。
神奇的传感器
2. 红外传感器
一些楼宇安装了自动门，当人走近时，门会自动打开；当人离开时，门会自动关闭。原来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，从而发出开门的命令。这种装置就是红外线传感器。
神奇的传感器
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。这是因为检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。
神奇的传感器
4. 传感器的定义
传感器（sensor）：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等，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(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断。
传感器的工作原理
思考
请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？这些传感器起到了什么作用？
使用传感器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？
思考
电饭煲
自动水龙头
自动干手机
电子秤
第二节
传感器的种类
传感器的种类
二、传感器的种类
1.物理传感器
2.化学传感器
3.生物传感器
：力传感器、磁传感器、声传感器等
：离子传感器、气体传感器等
：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等
力传感器
声传感器
气体传感器
磁传感器
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
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
传感器的种类
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
利用葡萄糖浓度传感器制成的血糖仪
传感器的种类
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。
可穿戴式汗液生物传感器
乳酸代谢物的生物传感器，将电子传输聚合物和乳酸氧化酶结合，生成专门催化乳酸氧化的酶
手机中包含多少种传感器呢？
思考
加速度
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
近程传感器
第三节
传感器的组成与应用模式
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。
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
如何应用从传感器获得的有用信号呢？
思考
传感器
可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据
可以用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
可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令
传感器的组成与应用模式
2. 传感器的应用模式
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
用于放大电信号
或转换成其他可以远距离传输的可靠信号
话筒各组成元件的作用？
思考
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
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。
话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。
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
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
传感器的应用——机器人
经典例题
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→转换器件
B.电学量→敏感元件→转换电路→转换器件→非电学量
C.非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量
D.非电学量→转换电路→转换器件→敏感元件→电学量
C
答案：C
传感器一定是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换器件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，所以C正确。
(多选 )如图所示，干簧管放在磁场中时两个舌簧能被磁化。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
CD
答案：CD
干簧管能感知磁场，因为两个舌簧由软磁性材料制成，当周围存在磁场时，两个舌簧被磁化，就会相互吸引，所以是作为开关来使用的，是作为控制元件以实现自动控制的。由以上分析可知，本题正确选项为C、D。
如图所示电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若声源S发出声波，则（　　）
A.a振动过程中，a、b板间的电场强度不变
B.a振动过程中，a、b板所带电荷量不变
C.a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流
D.a向右的位移最大时，a、b两板所构成的电容器的电容最大
D
当堂检测
答案：D
解析：由 知，a板左右往复运动时，a、b板间的电场强度发生周期性变化，所以A错误。
由 知，电容 C 周期性变化，则带电荷量也周期性变化，B错误。
a振动过程中，电容器不断地充、放电，灵敏电流计中的电流方向周期性改变，C错误。
由 知道，a向右的位移最大时，d最小，C最大，D正确。
人类发射的绕地球运转的航天器，在轨道上工作时需要电能，所需要的电能是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位（　　）
A.力传感器 B.光传感器
C.温度传感器 D.生物传感器
B
【解析】太阳能电池板的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，选项B正确。
电梯门不会夹伤人的手，是因为电梯门安装了（　　）
A.温度传感器 B.红外线传感器
C.压力传感器 D.气体传感器
C
解析：电梯门上装有的传感器利用压力传感器（电阻应变片技术）来测量物体对应变片的压力，从而达到电梯门碰到人手的时候，即有较小作用力时电梯门自动弹开的目的，因此C正确。
本课小结
认识传感器
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
传感器定义、作用
谢谢