1傳感器2溫度傳感器和光傳感器學 習 目 標知 識 脈 絡1.了解傳感器的概念、結構及各部分的作用(難點)2.通過實驗感知半導體熱敏電阻的特性(重點)3.了解干簧管的構造及作用(重點)4.知道溫度與光傳感器常用的敏感元件及其在生活、生產中的應用(重點)自 主 預 習探 新 知知識梳理一、傳感器2敏感元件的原理(1)根據感知原理分類物理類：基于力、熱、光、電磁和聲等物理效應化學類：基于化學反應的原理生物類：基于酶、抗體和激素等分子識別功能(2)原理：大多數傳感器是通過敏感元件把非電學量轉變?yōu)殡妼W量，或轉化為電路的控制開關，從而實現方便的顯示、記錄、處理和控制(3)應用實例半導體熱敏電阻：具有電阻隨溫度靈敏變化的特性，可以實現對溫度的測量常用于溫度傳感器干簧管：感知磁場的敏感元件，常用于磁場控制開關二、溫度傳感器和光傳感器1溫度傳感器(1)概念：溫度傳感器是把溫度轉換為電信號的傳感器(2)幾種常用的溫度傳感器：熱雙金屬片溫度傳感器a敏感元件：兩種熱膨脹系數相差較大的金屬片焊接或軋制成的熱雙金屬片b工作原理：溫度升高時，由于兩面金屬膨脹程度不同，雙金屬片就會變形因此熱雙金屬片可作為溫度的敏感元件利用了熱雙金屬片對溫度的感知表現為形變的特性熱電阻傳感器a敏感元件：用金屬絲制作的感溫電阻(又叫熱電阻)b熱電阻阻值與溫度t的關系RR0(1t)(R0為t0 時導體電阻，為溫度系數)熱敏電阻傳感器a敏感元件：半導體熱敏電阻b熱敏電阻的分類：一種是隨溫度升高而電阻減小的熱敏電阻，用NTC符號表示；另一類隨溫度升高而電阻增大的熱敏電阻，用PTC符號表示c特點及用途：熱敏電阻對溫度變化的響應很敏感，常用于測溫、溫度控制或過熱保護2光傳感器(1)概念光傳感器是利用光敏電阻把光強這個光學量轉換為電阻這個電學量，光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小(2)應用：火災報警器、光電式轉速器等都是利用了光電傳感器來工作的(3)兩種實用的光傳感器光電式煙塵濃度計，靠監(jiān)測煙塵濃度來工作光電式轉速表光源發(fā)出的光經透鏡會聚成平行光束照到被測旋轉物體上，被反光紙反射回來，再經透鏡聚焦落到光敏二極管上，產生與轉速對應的電脈沖信號，經信號處理電路處理后，顯示出轉速基礎自測1思考判斷(1)傳感器就是指敏感元件()(2)傳感器能把電信號轉換成非電信號()(3)家庭用的電視機遙控器屬于紅外線遙控()(4)有光照射時，光敏電阻的阻值變大()(5)熱敏電阻在溫度升高時阻值變小()(6)金屬熱電阻在溫度升高時阻值變小()2當你走近某些賓館、酒店的大門時，門就會自動為你打開；當你走進門之后，門又在你身后自動關上你覺得這可能是將下列哪種外界信息轉換為有用的信息 ()A溫度B運動C人 D光線D自動門的自動控制要求靈敏、可靠，若以溫度控制，人的體溫與夏季氣溫接近，則在夏季自動門將無法使用自動門實際使用的是紅外線傳感器，紅外線不屬于可見光，人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線，傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動控制裝置的電動機，實現自動開、關門故選項D正確3(多選)如圖311所示為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列說法中正確的是() 【導學號：24622096】圖311A圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的B圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導體材料制成的C圖線1的材料化學穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高D圖線2的材料化學穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高BD由題圖可知，圖線1是金屬熱電阻的RT圖線，圖線2是熱敏電阻的RT圖線，根據它們的材料性質和圖像特點可知，選項B、D正確合 作 探 究攻 重 難對傳感器的理解1.傳感器的結構框圖2傳感器的分類物理型傳感器化學型傳感器生物型傳感器敏感元件被測物理量變化時，敏感元件的電學量(如電阻、電壓、電容等)會發(fā)生明顯變化敏感元件能把化學物質的成分、濃度等化學量轉換為電學量工作原理利用物質的物理性質和物理效應感知并檢測出相關的信息利用化學反應識別和檢測信息利用生物組織的各種生物、化學與物理效應識別和檢測信息實例如電容傳感器、電感傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等如氣敏傳感器、濕敏傳感器等如免疫傳感器、抗原抗體傳感器、酶傳感器等如圖312是一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置其中電源電壓保持不變，R是滑動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒有畫出)，通過觀察電壓表示數，可以了解油量情況若將電壓表分別接在b、c之間與c、d之間，當油量變化時，電壓表的示數如何變化？圖312思路點撥：由題圖確定R和R是串聯(lián)，油量的變化會改變R的值當油箱中油量減少時，浮標下降，杠桿的左端下降，右端上翹，R的值變大串聯(lián)電路中，電阻起分壓作用【解析】把電壓表接在b、c之間，油量增加時，R減小，電壓表的示數減??；油量減少時，R增大，電壓表的示數增大把電壓表接在c、d之間，油量增加時，R減小，電路中電流增大，則R兩端的電壓增大，電壓表的示數增大，同理，油量減少時，電壓表的示數減小【答案】見解析針對訓練1關于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是()A非電學量敏感元件轉換電路電學量轉換元件B電學量敏感元件轉換電路轉換元件非電學量C非電學量敏感元件轉換元件轉換電路電學量D非電學量轉換電路轉換元件敏感元件電學量C傳感器工作的一般流程為：非電學量(被),敏感元件(感知，然后通過),轉換元件(轉換成電信號，再通過),轉換電路(將此信號轉換成易于傳輸或測量的),電學量，因此A、B、D錯，C對2. (多選)如圖313所示，干簧管放在磁場中時兩個舌簧能被磁化關于干簧管，下列說法正確的是 ()圖313A干簧管接入電路中相當于電阻的作用B干簧管是根據熱脹冷縮的原理制成的C干簧管接入電路中相當于開關的作用D干簧管是作為電控元件以實現自動控制的CD干簧管能感知磁場，因為兩個舌簧由軟磁性材料制成，當周圍存在磁場時，兩個舌簧被磁化，就會相互吸引，所以是作為開關來使用、作為控制元件以實現自動控制的對溫度傳感器、光傳感的理解及應用1.光傳感器和溫度傳感器的不同傳感器光傳感器溫度傳感器定義能夠感受光信號，并按一定規(guī)律轉換成電信號的裝置將溫度變化轉換為電學量變化的裝置類型主要有光敏電阻、光敏晶體管、光電池等主要有熱敏電阻、熱電偶等兩種電阻光敏電阻由半導體材料制成，光越強，電阻越小熱敏電阻由半導體材料制成，NTC隨溫度升高，電阻減??；PTC隨溫度升高，電阻增大原理電學性質隨光照變化而變化電學性質隨溫度變化而變化2.光敏電阻特性成因分析當光敏電阻受到光照射時，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的空穴，于是導電性明顯地增強，電阻減小3熱敏電阻的種類及特性曲線常見的有兩種類型，圖中314甲為PTC型，乙為NTC型PTC型為正溫度系數熱敏電阻，NTC型為負溫度系數熱敏電阻圖314如圖315所示，將一個光敏電阻接入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，用光照射電阻時，表針自左向右偏角為；現用手掌擋住部分光線，表針的自左向右偏角為，則可判斷()圖315AB<C> D不能確定思路點撥：根據串并聯(lián)電路特點及閉合電路歐姆定律進行分析B光敏電阻的阻值隨光照強度的增強而減小，用手掌擋住部分光線，阻值變大，指針自左向右的偏轉角度變小，故B正確含有熱敏電阻、光敏電阻電路的動態(tài)分析步驟(1)明確熱敏電阻(或光敏電阻)的阻值隨溫度(或光線強弱)是增大還是減小(2)分析整個回路的電阻的增減，電流的增減(3)分析部分電路的電壓、電流如何變化. 針對訓練3.半導體的電阻率隨溫度的升高而減小，經常利用半導體的這一特性來制作傳感器，如圖316所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R3為用半導體熱敏材料制成的傳感器值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報警器當傳感器R3所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是 ()圖316AI變大，U變大 BI變大，U變小CI變小，U變小 DI變小，U變大C當出現火情時，熱敏電阻R3的阻值減小，則外電路總電阻減??；由閉合電路歐姆定律可知，電路中總電流將增大；由UEIr可知，路端電壓減小，則圖中報警器兩端的電壓U將減小；因總電流增大，則R1兩端的電壓增大，并聯(lián)部分的電壓減小，則可知流過R2中的電流I減小，故選項C正確4(多選)計算機光驅的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機顯示出相應信息光敏電阻自動計數器的示意圖如圖317所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數器的基本工作原理是()圖317A當有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得低電壓B當有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數一次D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次BD當光敏電阻有光照射時，電阻減小，故當有光照射R1時，R1減小，則電阻R2上的電壓變大，故處理系統(tǒng)獲得高電壓，選項B正確，A錯誤；信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次，故C錯誤，D正確當 堂 達 標固 雙 基1下列關于物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器的說法中，正確的是()A物理傳感器利用材料的某種物理性質工作，因而只能用于機械加工行業(yè)不能用于化工領域B化學傳感器是利用某種化學反應來工作的，因而只能輸出某種化學物質而不是輸出電學量C生物傳感器的適用范圍廣，可在任意溫度條件下工作D生物傳感器由于含有生命物質，因而對使用傳感器的環(huán)境條件有一定要求D不論哪種傳感器都可以將非電學量轉換成電學量輸出，故B錯；物理傳感器在化工領域也可以使用，如溫度傳感器等，故A錯；生物傳感器能夠使用的前提是感受器中的生命物質保持生物活性，故C錯，D對2如圖318所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光當用酒精燈加熱電阻絲時，則關于發(fā)現小燈泡亮度變化以及發(fā)生這一現象的主要原因正確的是()圖318A小燈泡變亮，小燈泡的電阻發(fā)生了變化B小燈泡變亮，小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C小燈泡變暗，電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D小燈泡變暗，電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化C用酒精燈加熱電阻絲時，電阻絲的電阻率隨溫度升高而增大，電流減小，燈泡變暗3光敏電阻能將光信號轉化為電信號是因為()A光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的阻值也發(fā)生變化B光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的體積也發(fā)生變化C光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的長度也發(fā)生變化D光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化A光敏電阻的特性是光照強度變化時，電阻率發(fā)生明顯變化，而長度、體積、橫截面積不發(fā)生變化，故光敏電阻阻值大小會發(fā)生變化，A正確4用圖319甲所示電路測量電流表的內阻，閉合開關S，當變阻器的滑片滑至c處時，電流表和電壓表的讀數分別為40 mA、9 V，已知圖甲中熱敏電阻的IU關系圖線如圖319乙所示，則電流表的內阻為()甲乙圖319A0.14 B85 C140 D225 B當電流表讀數為40 mA時，說明熱敏電阻的電流為40 mA，由題圖知熱敏電阻兩端電壓UR5.6 V，則電流表兩端電壓U9 V5.6 V3.4 V，由歐姆定律得RmAf(U,I)f(3.4,40103) 85 ，B正確