高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器评优课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器评优课课件ppt，共23页。PPT课件主要包含了学习目标，神奇的传感器，红外线传感器，乙醇传感器，传感器的定义，传感器的种类，物理传感器，化学传感器，生物传感器，其他分类方式等内容，欢迎下载使用。

1.感受传感器，知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置，知道传感器在生产生活等实践活动中有广泛应用。2.了解传感器的基本组成部分和应用的一般模式。3.知道传感器在某些方面可以代替甚至超过人类对自然的感知，能够改变人类的生产生活方式。
问题：小盒子A 的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关。如果把磁体 B 放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁体移走，灯泡熄灭。盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？
原来，小盒子中有一种叫作“干簧管”的元件，它的结构很简单，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。干簧管是一种能够感知磁场的传感器。那么，到底什么是传感器？
1.“声控—光控”开关
晚上，当我们进入黑洞洞的楼道时，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。
一些宾馆安装了自动门，当人走近时，门会自动打开；当人离开时，门会自动关闭。原来，有的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，从而发出开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。
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。
传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断。
非电学量转换为电学量的意义
把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制 。
利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。
利用压力传感器 制成的电子秤
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。
利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪
（1）根据被测量的不同分类，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；（2）根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
利用温度传感器 制成的电子体温计
5. 智能手机中的部分传感器
大多数传感器是以物理原理为基础制作的。这类传感器种类最多，应用领域也最广泛。例如，一部普通的手机中就安装有十几种传感器。
三、传感器的组成与应用模式
（1）传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。（2）敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。（3）如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。例如，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。
2. 信号调整与转换电路
被测非电学量信号经敏感元件和转换元件作用后，所输出的电信号一般都比较弱，难以带动执行机构去实现控制动作，因此要通过信号调整与转换电路把这个电信号放大。如果需要远距离传送，还要把它转换成其他电信号以抵御外界干扰。
3. 传感器的应用模式
可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据；也可以用来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；还可以用计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令。概括起来，传感器应用的一般模式如图所示。
1.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
解析：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。
2.［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
解析：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。
3.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
4.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
【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。
5.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  
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。
6. 如图所示的装置可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度。当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、航天器等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自由长度为l，电源的电动势为E、内阻不计，滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀。系统静止时滑片P在B点，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压U与ω的函数关系式。