课件12张PPT。第二节 传感器的应用红外线传感器1.传感器有很多种类，应用在很多方面，请完成下表。热敏传感声敏传感器力敏传感器光敏传感器超声波传感器气敏传感器2.火星探测器已经登上火星，并对火星进行了探测。你认为火星探测器上需要使用哪些传感器？请完成下表。光敏传感器检测火星上的光照情况热敏传感检测火星上的温度情况湿敏传感器检测火星上的湿度情况一、传感器的常见应用(b)传感器的用途很多，它被广泛应用于工业、农业、军事、环境保护和日常生活等各个领域。
传感器可以用于科学测量。由于传感器转换电信号与它获取的信息有严格的一一对应关系，而且用它来测量准确性较高，多次重复测量结果之间误差很小，这是人靠感官来判断所不能做到的。传感器提高了检测的精确性和可靠性。【典例1】 下列物品不涉及传感器应用的是( )A.电子秤 B.银行自动门
C.日光灯 D.自动计数器
解析 日光灯里面没有传感器。故选C。
答案 C二、传感器的选择(c)测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理，现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。1.根据测量对象与测量环境确定传感器的类型要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑一些具体问题。如：量程的大小、被测位置对传感器体积的要求、测量方式为接触式还是非接触式、信号的引出方法、有线或是非接触测量、传感器、国产还是进口、价格能否承受、还是自行研制等。2.传感器的具体性能指标(1)灵敏度
通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。(2)频率响应特性
传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。
(3)稳定性
传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。(4)精度
精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。【典例2】 测温仪使用的是( )A.光传感器 B.红外线传感器 C.温度传感器 D.超声波传感器
解析 测温仪和温度有关，所以选C。
答案 C【变式训练】 电子体温计能快速准确地测量人体体温，与传统的水银玻璃体温计相比，具有读数方便、测量时间短、测量精度高、能记忆并有蜂鸣提示等优点。这款电子体温计所使用的传感器应为( )A.光敏传感器 B.湿敏传感器 C.红外线传感器 D.热敏传感器
解析 电子体温计和温度有关，故选D。
答案 D第二节 传感器的应用
考试内容
考核要求
(1)传感器的常见应用
(2)传感器的选择
b
c
1.传感器有很多种类，应用在很多方面，请完成下表。
传感器类型
应用举例
红外线传感器
自动门、自动水龙头
热敏传感
空调、自动门
声敏传感器
话筒
力敏传感器
电子秤
光敏传感器
计数器、安全监控、厚度检测
超声波传感器
声呐、超声波测距
气敏传感器
酒驾检测
2.火星探测器已经登上火星，并对火星进行了探测。你认为火星探测器上需要使用哪些传感器？请完成下表。
传感器名称
完成的工作
光敏传感器
检测火星上的光照情况
热敏传感
检测火星上的温度情况
湿敏传感器
检测火星上的湿度情况
一、传感器的常见应用(b)
传感器的用途很多，它被广泛应用于工业、农业、军事、环境保护和日常生活等各个领域。
传感器可以用于科学测量。由于传感器转换电信号与它获取的信息有严格的一一对应关系，而且用它来测量准确性较高，多次重复测量结果之间误差很小，这是人靠感官来判断所不能做到的。传感器提高了检测的精确性和可靠性。
【典例1】 下列物品不涉及传感器应用的是( )
A.电子秤 B.银行自动门
C.日光灯 D.自动计数器
解析 日光灯里面没有传感器。故选C。
答案 C
二、传感器的选择(c)
测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理，现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。
1.根据测量对象与测量环境确定传感器的类型
要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑一些具体问题。如：量程的大小、被测位置对传感器体积的要求、测量方式为接触式还是非接触式、信号的引出方法、有线或是非接触测量、传感器、国产还是进口、价格能否承受、还是自行研制等。
2.传感器的具体性能指标
(1)灵敏度
通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
(2)频率响应特性
传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。
(3)稳定性
传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。
(4)精度
精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。
【典例2】 测温仪使用的是( )
A.光传感器 B.红外线传感器
C.温度传感器 D.超声波传感器
解析 测温仪和温度有关，所以选C。
答案 C
【变式训练】 电子体温计能快速准确地测量人体体温，与传统的水银玻璃体温计相比，具有读数方便、测量时间短、测量精度高、能记忆并有蜂鸣提示等优点。这款电子体温计所使用的传感器应为( )
A.光敏传感器 B.湿敏传感器
C.红外线传感器 D.热敏传感器
解析 电子体温计和温度有关，故选D。
答案 D
1.光电鼠标使用的传感器是( )
A.压力传感器 B.温度传感器
C.光传感器 D.红外线传感器
解析 光电鼠标感应光线，应选择光传感器。故选C。
答案 C
2.如图所示为光控灯，天黑点亮，天亮熄灭。该控制系统的传感器应该选用( )
A.光敏传感器 B.红外线传感器
C.温度传感器 D.压敏传感器
解析 光控灯是通过感应光线信号从而控制灯的亮灭的，应选择光敏传感器。故选A。
答案 A
3.如图所示为烟雾报警器，烟雾浓度达到一定值时，就开始报警。该控制系统的传感器应该选用( )
A.光敏传感器 B.气敏传感器
C.压敏传感器 D.温度传感器
解析 检测烟雾信号用气敏传感器。故选B。
答案 B
4.电子秤里有电阻应变片、电压放大器、模数转换器、微处理器和数字显示器等器件。电阻应变片由康铜丝做成，当受到力的作用时，它的电阻就会发生变化。把应变片接在合适的电子电路中，电阻的变化量就能转换为电压的变化量，经过电压放大器放大和处理后又成为相应的数字量，最后送到液晶显示器显出被称物体的质量。电阻应变片属于( )
A.压力传感器 B.光敏电阻
C.声敏传感器 D.温度传感器
解析 根据电子秤的工作原理，电子秤需要感应的是压力信号，故应选择压力传感器。故选A。
答案 A
5.如图所示是用三极管控制发光二极管的电路，根据V1基极的输入情况控制V2发光或不发光。现要将该电路用于下雨提示，当湿敏传感器MS检测到雨水时，接通电路，使V1发光。以下元器件与电路的连接中正确的是( )
解析 根据三极管的工作原理，当检测到雨水时三极管基极应为高电势，故②③间电压应该较大，①②间电压应该较小；湿敏电阻随着湿度的增加电阻减小，故应接在①②之间。故选B。
答案 B
6.小通准备在自行车轮上安装传感器，以车轮转动圈数来计算骑行距离，综合使用寿命和成本等因素，以下最适合作为其输入部分的是( )
A.转动式电位器 B.磁敏传感器
C.红外传感器 D.光敏电阻
解析 车轮转动时产生电磁感应现象适合用磁敏传感器。故选B。
答案 B
1.自动烘手机的工作原理一般为：当手靠近出风口，传感器检测到信号，控制电路对信号处理后控制打开加热电路继电器及吹风电路继电器，开始加热、吹风。当传感器检测的信号消失时，停止加热、吹风。以下最适合用在该控制电路的传感器是( )
解析 自动烘手机检测的是人手的远近，应采用位移传感器。图中A为湿敏传感器，B为位移传感器，C为干簧管，D为光敏传感器。故选B。
答案 B
2.大家在电视等媒体上经常看到一些企业的高速流水线，如果用人来观察并对产品计数，虽然是简单重复的工作，但容易使人疲劳和出错。采用自动计数装置就可以解决此问题。计数器中用的传感器是( )
A.力敏传感器 B.光敏传感器
C.声敏传感器 D.温度传感器
解析 流水线自动计数装置利用产品是否遮挡光线来计数，适合选用光敏传感器。故选B。
答案 B
3.在农村棉花收购时节，收购者需要检测棉花的温度和湿度，以便确定收购的价格和等级。需要用到的传感器( )
A.霍尔传感器 B.光敏电阻
C.声敏传感器 D.温度、湿度传感器
解析 收购者需要检测棉花的温度和湿度，所以应选择温度、湿度传感器。故选D。
答案 D
4.如图所示为LEGO搭接而成的魔方机器人，它的工作原理是先用传感器采集魔方6个面上每个块(1面有9块)的颜色，然后由主控制器根据特定算法计算结果，控制机械手翻转魔方，从而达到自动解魔方的效果。如果魔方的颜色不标准或者周围的光线太暗，都会对魔方机器人解魔方形成干扰。LEGO魔方机器人解魔方控制系统，需要选用的传感器是( )
A.声音传感器 B.温度传感器
C.颜色传感器 D.声敏传感器
解析 根据题意，魔方机器人的传感器是用于检测6个面上每个块的颜色的，故应该采用颜色传感器。故选C。
答案 C
5.如图所示是一款智能垃圾桶及其控制系统示意图。当人的手接近投物口(感应区)时，垃圾桶盖便会自动开启，等垃圾投入完毕，在一定时间后垃圾桶盖又会自动关闭。该控制系统需要选用的传感器的是( )
A.力敏传感器 B.湿度传感器
C.位移传感器 D.声敏传感器
解析 垃圾桶盖的开闭与人手的远近有关，应采用位移传感器。故选C。
答案 C
6.如图所示是一扇智能窗。智能窗由主机(微电脑控制中心)、传感器、窗户电机及普通玻璃窗户(包括窗框、玻璃、导轨等)等构件组成。没人在家，天气突然变化(下雨、下雪)时，智能窗能自动关好。该控制系统中，采用的传感器是( )
A.磁敏传感器 B.热敏电阻
C.声敏传感器 D.湿度传感器
解析 感应天气变化应选用湿敏传感器。故选D。
答案 D
7.如图所示为没有开关的砖块灯，这盏灯上面没有按钮，也没有电源线，然而，想操作它却又非常简单，把砖块立起来，就可以照明，合在桌面上。灯就灭掉。请你为这款灯选择合适的传感器( )
A.温度传感器(能感受温度并转换成可输出的电信号)
B.湿度传感器(把湿度转换成电信号并输出)
C.光敏传感器(把光信号转换为电信号的传感器)
D.重力传感器(利用了其内部有加速度会造成的晶体变形这个特性，完成从重力变化到电信号的转换)
解析 根据砖块灯的工作原理可知选择重力传感器。故选D。
答案 D
8.关于各传感器的应用，描述不正确的是( )
A.在农村棉花收割季节，可以用温、湿度传感器测出棉花的温度和湿度
B.电子秤能称重是利用了压力应变式传感器
C.红外测温仪利用热敏传感器测出人体温度值
D.需要测量一些长距离时，可以用位移传感器实现
解析 红外测温仪是利用红外温度传感器，利用红外辐射测量温度，而不是热敏传感器。故C选项符合题意。
答案 B
9.如图所示是某公司推出的一款智能马桶，温度低时能自动加热坐垫，在你起身时就自动冲水，还有挥挥手就能自动打开的水龙头以及自动伸过来的毛巾架，非常的智能。你认为该款智能马桶不可能用到的传感器是( )
A.红外传感器 B.湿度传感器
C.位移传感器 D.温度传感器
解析 本题考查了传感器的应用。温度低时能自动加热，这时要用到温度传感器；起身时自动冲水，能够检测到位移量变化的，要用位移传感器，挥挥手能打开水龙头和自动伸过来的毛巾架；检测手的变化用到红外传感器。故选B。
答案 B
10.如图所示为公共厕所人体感应自动供水系统示意图。当探头检测到有人进入厕所，控制器控制电磁阀打开，向水箱供水。适合用作探头的是( )
A.红外传感器 B.压力传感器
C.水位传感器 D.光敏传感器
解析 红外传感器是利用红外辐射来检测有无人进入。故选A。
答案 A
11.如图是一支防近视智能笔，内置先进的传感器，当使用者书写时头部与桌面靠得太近，传感器会感应到使用者脸部信号，将信号传给中央处理器，通过芯片作用，机械部件产生联动，笔芯就会自动缩回，当学生调整好坐姿，笔芯又会自动伸出，恢复正常书写功能。该控制系统中，传感器应该选择( )
A.温度传感器 B.红外线传感器
C.热敏传感器 D.光敏传感器
解析 防近视智能笔的传感器需要感应人体远近的信号，应该选择红外线传感器或位移传感器。故选B。
答案 B
12.有些汽车的雨刮器能根据与下雨量的大小自动调节刮水频率，这是因为装了雨量感应器。其发射部分中有一个发光二极管，它发出一束锥形光线，这束光穿过前挡风玻璃，当挡风玻璃上没有雨水、处于干燥状态的时候，几乎所有的光都会反射到一个传感器上，当下雨的时候，挡风玻璃上会存有雨水，一部分光线就会发生漫反射、折射等偏离，从而检测到了雨水的存在。这里的传感器最可能是下面中的( )
解析 由题意可知雨量感应器感应的不是雨水而是光线，故应选择光敏传感器。故选C。
答案 C
13.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻。当照射光强度增大时( )
A.电压表的示数增大
B.R2中电流增大
C.小灯泡的功率减小
D.电路的路端电压增大
解析 光敏电阻的特性是光照增强电阻减小。当照射光强度增大时，R3减小故并联部分的分压减小，R1两端的电压增大。故选A。
答案 A
14.如图所示的电路图示一个应用“非”门构成的简易火警报警电路(正温度系数)，则图中X框、Y框中应是( )
A.X为开关，Y为热敏电阻
B.X为热敏电阻，Y为开关
C.X为热敏电阻，Y为可变电阻
D.X为可变电阻，Y为热敏电阻
解析 该电路的工作原理是当遇到火灾即温度升高时扬声器发生报警，则X为正温度系数的热敏电阻，Y为可变电阻。故选C。
答案 C
如图是一个小夜灯的电路图，小夜灯天黑时自动亮起，天亮时自动关闭。请根据描述和示意图，完成15～16题。
15.Rg为光敏电阻，它的阻值能够随光线的变化而变化。以下的曲线，能够反映光敏电阻的特性的是( )
解析 光敏电阻的特性是随着光线的增强阻值逐渐降低。故选B。
答案 B
16.分析电路，当电位器的触点向上移时，以下关于小夜灯电路的说法中，合理的是( )
A.天更暗时灯才亮 B.亮度增加
C.天微暗时灯就亮 D.亮度降低
解析 电位器触点上移时，三极管V1基极的电势升高，所以只需更小的Rg就可以实现V1的导通，光敏电阻光线越强电阻就越小。故选C。
答案 C
17.下列有关如图所示电路的说法中，正确的是( )
A.V2为NPN型三极管
B.V1不亮时，V2的集电结处于正向偏置状态
C.V1逐渐变亮的过程中，V2始终工作在饱和状态
D.②、③之间接光敏电阻，将Rp调节到合适的位置该电路可以作为简易光线过强报警(灯亮)电路
解析 V2是PNP型的三极管；V1不亮时三极管截止，V2的集电结处于反偏状态；V1逐渐变亮的过程中，V2的工作状态经历了放大到饱和两种状态；②、③之间接光敏电阻，将Rp调节到合适的位置后光线过强则光敏电阻阻值变小，则V2的基极为低电平，三极管导通，V1发光，根据此原理该电路可以作为简易光线过强报警(灯亮)电路。故选D。
答案 D
18.小通学习了电子控制技术以后，想设计一款抽屉灯，环境光很暗时打开抽屉，灯亮，方便寻找东西，而环境光亮时，打开抽屉，灯不亮，节能环保。他设计用光敏电阻来检测环境光，用干簧管来检测抽屉的开合(抽屉上安装有磁铁，抽屉合上后干簧管常开触头闭合)。下列电路原理图中，能实现抽屉灯功能的是( )
解析 柜门合上，干簧管常开触头闭合，三极管截止，灯不亮；柜门打开，干簧管常开触头断开，环境光暗时，RL电阻很大，三极管导通，灯亮。故选C。
答案 C
19.如图所示为热敏电阻在不同温度下电阻值的变化曲线。现需要设计一水箱水温提醒器，用该热敏电阻作为传感器，当水温达到100 ℃时，蜂鸣器发出提醒声。以下符合上述设计要求的电路是( )
解析 从变化曲线可以看出该热敏电阻是负温度系数的热敏电阻；A中与非门的输入端一个脚接地则输出1，蜂鸣器一直报警；B中或非门的输入端一个脚接电源为高电平则输出为低电平，电铃一直不响；C中当水温达到100 ℃时Rt电阻变小，与非门的输入端的一个脚接电源为高电平，另一个脚也为高电平则输出为0，电铃不响；D中或非门输入端一个脚接地为0，当水温达到100 ℃时Rt电阻变小，另一个脚输入为0，则输入为1，电铃报警，当温度降低时Rt变大或非门输出为0，电铃停止报警。故选D。
答案 D
20.如图所示是声光控制路灯电路，有声音时B输入高电平，只有光线暗有声音时灯才亮，可以作为环境光检测输入部分的是( )
解析 白天时，Rg小，电阻小，电压小，Rp电压大，高电平，经过非门，变为低电平，灯不亮。故选B。
答案 B
21.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是光电传感器把光信号转化为电信号的过程。下列选项中，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
解析 红外报警装置把红外光信号转化成电信号，系统中安装了同样的光电传感器；走廊照明灯的声控开关把声音信号转化成电信号，系统中安装了声敏传感器；自动洗衣机中的压力传感装置将压力信号转化成电信号，系统中安装了力敏传感器；电饭煲中控制加热和保温的温控器将温度信号转化成电信号，系统中安装了温度传感器。故选A。
答案 A
22.传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小片金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一片小的固定金属片，这两片金属片组成个小电容器。键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是( )
A.热敏传感器 B.力敏传感器
C.磁敏传感器 D.光敏传感器
解析 由题意可知，计算机键盘感应压力信号并把它转变为电量信号。故选B。
答案 B
