2012【优化方案】精品课件：教科物理选修1-1第4章第4节　传感器及其应用

(共30张PPT)
第4节　传感器及其应用
课前自主学案
核心要点突破
学习目标
课堂互动讲练
第2节
知能优化训练
学习目标
1.知道什么是传感器，了解传感器的作用和功能，知道传感器在现代社会中有广泛的应用．
2．了解传感器的分类原则和方法．
3．知道常见的传感器的工作原理及典型应用
课前自主学案
一、传感元件与传感器
1．传感元件：能感受到外界作用，并对这些作用作出____或把外界作用的____传输到处理装置的元件．
2．传感器：以________为核心，加上相应装置，使之能把被测的________按一定规律转换成对应的______的器件或装置．
反应
信息
传感元件
非电信号
电信号
3．传感器的作用是将感受的________ (如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等)转换成______ (如电压、电流、电荷等)输出．特别是在信息的____、____及控制过程中，传感器是不可缺少的．
非电学量
电学量
转换
测量
思考感悟
1．人体对外界感觉可分为哪几种？
提示：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉．
二、传感器类型
1．传感元件主要有两类
(1)敏感元件：对____作用反应灵敏．
(2)变换元件：能把不同形式的作用(信息)，特别是__、__、__、__、化学等作用量转换成电学量．
自然
力
热
声
光
2．利用非电量的变化引起材料________的变化可把传感器分为：____式传感器、____式传感器、____式传感器、热电式传感器、磁电式传感器、压电式传感器、光电式传感器、气(湿)敏化学传感器、生物传感器、超导传感器、智能传感器等．
电磁参数
电阻
电感
电容
思考感悟
2．日常生活中哪些用电器是利用热敏电阻、光敏电阻实现自动控制的？
提示：利用热敏电阻的有冰箱启动器、电饭锅等．利用光敏电阻的有照相机、光控开关、报警器、验钞机等．
三、典型实例：热敏电阻
1．定义：随____变化阻值发生显著变化的电阻，称为热敏电阻．最常见的热敏电阻是____电阻．
2．作用：利用热敏电阻可以做成温度报警器、自动控制电路，控制电器的制冷或制热．
温度
铂热
核心要点突破
一、应用传感器的流程
二、日常生活中的几个传感器的工作原理
1．光、声控延时开关
光、声控延时开关是一种用光和声来控制电路的开关．它既有将声音信号转换为电信号的声音传感器，又有将光信号转换为电信号的光传感器．它感受外界的光、声信号，然后传导到电子线路，从而控制被控制线路，原理图如下所示．
2．电子秤
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．电阻应变片受到力的作用时，它的电阻会发生变化，把应变片放在合适的电路中，它能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
3．话筒
话筒是一种常用的声传感器，其作用是把声信号转换成电信号，常见的话筒是用电容制作的，其工作时振动膜上的金属层与金属板的距离发生变化，从而将声音的变化转化为电容的变化，即将声音信号转换成电信号．
4．电饭锅
电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到约103 ℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”．
三、热敏电阻器的两种型号及其特性
热敏电阻器(thermistor)是电阻值随温度变化而变化的敏感元件．在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．
热敏电阻器可按电阻温度特性、材料、结构、工作方式、工作温度和用途进行分类.
分类方式 类别
电阻温度特性 正温度系数、负温度系数
材料 金属、半导体(单晶、多晶、陶瓷)
结构 珠状、片状、杆状、膜状
工作方式 直热式、旁热式
工作温度 常温、高温、低温
用途 测温控温、辐射能(功率)测量、稳压(稳幅)等
热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于：①利用电阻——温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等；④利用热惯性作为时间延迟器．
课堂互动讲练
对传感器的认识
关于传感器的下列说法正确的是(　　)
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
例1
【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．
【精讲精析】　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．由传感器的特性原理知选项B、C正确．
【答案】　ABC
【方法总结】　传感器是一种感受外部信息，并将其按照一定规律转换成电信号的器件或装置，是实现信息自动检测和自动控制的首要环节．
变式训练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
解析：选D.热敏电阻是由半导体材料制成的．故选项D的说法不正确，应选D项．
按图4－4－1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出现________．
传感器的应用
例2
图4－4－1
【精讲精析】　由于热敏电阻阻值较大，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】　见精讲精析
变式训练2　如图4－4－2所示，将万用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与受温度影响的热敏电阻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”)转动；若用吹风机向Rt吹热风，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
图4－4－2
解析：在Rt上擦一些酒精，酒精蒸发带走热量，使Rt温度降低，其阻值增大，故欧姆表指针向左偏；当向Rt吹热风时，Rt温度升高，其阻值减小，欧姆表指针向右偏．
答案：左　右
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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