第3节 信息时代的电子“感官”
学 习 目 标
知 识 脉 络
1．知道传感器具有将非电学量转化为电学量的特性．对常见的传感器的种类有所了解．
2．了解温度传感器的基本原理．知道温度传感器具有将温度信号转变为电信号的功能．(重点、难点)
3．了解常见传感器在林业、农业、生活和航空航天中的应用，体会传感器的应用给人们带来的方便.
传感器及其工作原理
1．传感器
(1)定义：能够感受外部信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置．
(2)原理：能够将非电学量转化成电学量．它处于被测量信息输入的第一道关口，能够感受到被测量的各种信息，并能将感受到的信息通过电路处理转换成电信号输出．
(3)非电学量：温度、湿度、光线、声音、力、位置、位移、速度、流量等，它们不能直接进行自动化信息处理和交换．
2．传感器的分类
传感器的类型非常多，根据测量的非电学量不同，传感器可分为温度传感器、光传感器、压力传感器、磁传感器、气体传感器、湿度传感器、射线传感器等；按工作原理的不同，传感器有电阻、电容、电感、电压、热电偶、红外线等类型．
3．传感器如何传感信息
传感器是由敏感元件、转换元件(处理电路)及辅助电源组成的．敏感元件是能敏锐地感受某种物理信息并将其转变为电信号的特种电子元件．转换元件是将信号进行放大和滤波处理，随后将电信号转换为数字信号输出的装置．
1．思考判断
(1)传感器就是传递某种信息的电学元件．(×)
(2)所有传感器的工作原理都是一样的．(×)
2．合作探究
在一些楼道、走廊等公共场所，都装有一种“节能”灯，白天灯不会发光，晚上安静时灯也不工作．若晚上有一定的声音，如脚步声或击掌声，灯会马上亮起来，过一会儿安静后又自动熄灭．请简单说明它的工作原理．
【提示】 利用光传感器和声传感器控制开关．在光较暗时，若声传感器接收到声音，电路接通，灯泡发光；无声音和在白天时，电路断开，灯不发光.
传感器及其工作原理
1．传感器
能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用于输出信息的器件或装置．
2．人是通过下面五种感觉(如图所示)接收外界信息的，因此人本身就是高级传感器．
3．组成：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．
→→→→
(1)敏感元件是传感器的核心部分，它是利用材料对某一物理量敏感的特性制成的．温度传感器常用的敏感元件有：双金属片、光敏电阻、热敏电阻等．
(2)转换元件的作用是把敏感元件输出的与被测物理量满足一定关系的非电信号转换为电信号的电子元件．
(3)转换电路的作用是将转换元件转换的电信号转换成易于传播或测量的电学量输出．
【例1】 (多选)下列关于传感器的说法中，正确的是( )
A．电视机遥控器就是一个传感器
B．传感器是一种能够将非电学量转换为电学量的检测装置
C．传感器是实现信息自动检测和自动控制的首要器件
D．无人管理的自动灌溉系统是温度传感器在农业生产中的应用
思路点拨：传感器是一种把非电学量转换成电学量的元件，了解传感器的特性、原理是分析问题的关键．
ABC [电视机的遥控器中有红外传感器，故A正确；自动灌溉系统是一种利用湿度传感器判断农田水分蒸发情况、自动决定供水和停水的装置，故D错．由传感器的特性和原理知选项B、C正确．]
1．下列说法不正确的是( )
A．温度传感器通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的
B．红外线传感器接收携带着信息的红外线、转换成电信号，从而得知辐射源的相关信息
C．目前常用的传感器有温度传感器、光传感器、压力传感器等
D．热敏电阻是由绝缘材料制成的电阻器，其电阻值会随温度值的变化而改变
D [热敏电阻是由半导体材料做成的，故D错，其余都对．]
2．关于传感器及其作用，下列说法正确的是( )
A．传感器一定是把非电学量转换为电学量
B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制
D．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器
C [传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系．电磁感应是一种现象，不是元件和装置，不能称为传感器．]
常用传感器
1．传感器的广泛应用
传感器被广泛应用于工业自动化、农业生产、家用电器和航空、航天领域中．
2．常用传感器
(1)双金属片温度传感器：利用两片金属的热膨胀系数不同，在温度变化时两片金属伸长或缩短量不同而弯曲，从而控制电路的通断．
应用：电熨斗、恒温箱等．
(2)热敏电阻温度传感器：利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而改变的特点，在温度变化时，热敏电阻器的电阻值发生变化，从而引起电路中电流和电压的变化．
应用：空调、电冰箱、微波炉、消毒柜等．
(3)光敏电阻传感器：利用光敏电阻器的电阻值随光照强度的变化而改变的特点．无光照时，光敏电阻器的电阻值很大，有光照时，光敏电阻器的电阻值变小，从而引起电路中电流和电压的变化．
应用：工业自动化控制、光电计数器等．
(4)红外线传感器：接收携带信息的红外线，转换成电信号，从而获得红外线辐射源的相关信息．
应用：航空摄影、卫星遥感遥测、自动门、红外线测温仪、防盗防火警报器、家用电器遥控器等．
(5)另外还有压力传感器、生物传感器、气味传感器等．
【例2】 (多选)如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是
( )
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
AC [R1为光敏电阻，当有光照射时，R1的阻值变小，R2上的电压变大，信号处理系统获得高电压．由题意知，当传送带上的物体挡住光时，信号处理系统获得低电压，这种电压高低交替变化的信号转化为相应的数字，实现自动计数的功能，达到自动计数的目的．]
自动计数器的原理
自动计数器是利用光敏电阻对光的敏感特性将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，并将电路中的电压用信号处理系统识别以达到计数的目的．
3．通常当人走向商场或银行的门口时，有的门就会自动打开，是因为门上安装了下列哪种传感器( )
A．温度传感器 B．压力传感器
C．红外线传感器 D．声音传感器
C [人时刻在向四周辐射红外线，当人靠近自动门时，门中安装的红外线传感器会收到信息，控制自动门打开．]
4．按图所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________；用电吹风对热敏电阻加热一会儿，会发现小灯泡________，原因是__________；停止吹风，会发现________；把热敏电阻放入冷水中会发现________．
【解析】 由于热敏电阻温度低时阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁．对热敏电阻加热其阻值减小后，电路电流变大，电磁铁把衔铁吸下后接通右侧电路，灯变亮．停止吹风小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高；把热敏电阻放入冷水后，温度降低，小灯泡熄灭．
[答案] 见解析
1．下列物理量中是电学量的是( )
A．压力 B．声音
C．温度 D．电流
D [压力、声音、温度等都是非电学量，而电流是电学量，故选D.]
2．火灾报警器使用的是( )
A．光传感器 B．温度传感器
C．红外线传感器 D．超声波传感器
A [火灾时烟雾会使光线发生变化，引起传感器报警．]
3．电梯门不会夹伤人的手，是因为电梯门安装了什么传感器？( )
A．温度传感器
B．红外线传感器
C．压力传感器
D．生物传感器
C [只有在电梯门上安装压力传感器时，才能使电梯门关闭时遇到障碍后再自动打开，不会夹伤人的手．]
4．完成人类的五种感觉与有关传感器的对应关系(连线)．
【解析】 光传感器(视觉)，气味传感器(嗅觉)，声音传感器(听觉)，味觉传感器(味觉)，压力传感器(触觉)．
[答案] 见解析
课件33张PPT。第6章 电磁波与信息时代第3节 信息时代的电子“感官”外部信息 电信号非电学量 测量信息输入各种信息 电路处理 电信号 湿度 声音 位移 流量 自动化 温度传感器 压力传感器 气体传感器 射线传感器 电阻 电感 红外线 敏感元件 转换元件 物理信息 电信号电信号 数字信号 × × 传感器及其工作原理 常用传感器 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十九) 信息时代的电子“感官”
(时间：20分钟 分值：50分)
[基础达标练]
一、选择题(本题共6小题，每小题6分)
1．空调实际利用了下面哪种传感器？( )
A．压力传感器 B．温度传感器
C．光传感器 D．磁传感器
B [空调器中利用温度和湿度传感器分别“感觉”室内的温度和湿度的变化，故选B.]
2．(多选)如图所示，R1是一个热敏电阻，下列说法正确的是( )
A．当R1处温度升高时，电压表电压升高
B．当R1处温度升高时，电压表电压降低
C．当R1处温度降低时，电压表电压没有明显变化
D．当R1处温度降低时，电压表电压降低
AD [当R1处温度升高时，R1的阻值减小，电路中总电阻减小，电流增大，所以电压表示数升高，反之降低．]
3．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是( )
A．温度传感器 B．压力传感器
C．湿度传感器 D．气体传感器
D [交通警察用检酒器检测驾驶员呼气中酒精含量，使用了气体传感器．]
4．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
A [用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．红外线报警装置是感应红外线去转换成电学量，从而引起报警．而遥控器调换电视机的频道的过程 ，也发出红外线．故A正确；走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B不正确；自动洗衣机中的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C不正确；电饭煲中控制加热和保温的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D不正确．]
5．某学生在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱控制器没有故障．参照图示．下列对故障判断正确的是
( )
恒温箱温度自动控制系统示意图
A．只可能是热敏电阻出现故障
B．只可能是温度设定装置出现故障
C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D．可能是加热器出现故障
C [从题图中所给的电路结构可以推断，如果加热器出现故障，则无法工作，温度不会持续升高，所以选项D错误．如果热敏电阻出现故障，对温度变化没有反应，可能导致温度持续升高；如果温度设定装置出现故障，对热敏电阻所测量的温度变化不能作出正确判断，控制器就不会控制加热器停止加热，也会导致温度持续升高，所以选项C正确，选项A、B错误．]
6．如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )
A．θ′＝θ
B．θ′<θ
C．θ′>θ
D．不能确定θ和θ′的关系
B [当用手挡住部分光线时光敏电阻阻值变大，由于多用电表欧姆挡的0刻线在右侧，随着电阻变大指针偏角变小，则有θ′<θ.]
[能力提升练]
二、非选择题(14分)
7．如图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；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．
[解析] 多用电表“欧姆”挡零刻度在右侧，由于热敏电阻是负温度系数的电阻，当擦在上面的酒精蒸发时，温度降低，电阻RT阻值增大，多用电表读数变大，指针左偏；用热风吹时，温度升高，RT阻值减小，多用电表指针右偏．
[答案] 左 右
