1、1传感器2温度传感器和光传感器学 习 目 标 知 识 脉 络1.了解传感器的概念、结构及各部分的作用(难点)2.通过实验感知半导体热敏电阻的特性(重点)3.了解干簧管的构造及作用(重点)4.知道温度与光传感器常用的敏感元件及其在生活、生产中的应用(重点)自 主 预 习探 新 知知识梳理一、传感器2敏感元件的原理(1)根据感知原理分类物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应化学类：基于化学反应的原理生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能(2)原理：大多数传感器是通过敏感元件把非电学量转变为电学量，或转化为电路的控制开关，从而实现方便的显示、记录、处理和控制(3)应用实例半导体热敏电阻：具有电
2、阻随温度灵敏变化的特性，可以实现对温度的测量常用于温度传感器干簧管：感知磁场的敏感元件，常用于磁场控制开关二、温度传感器和光传感器1温度传感器(1)概念：温度传感器是把温度转换为电信号的传感器(2)几种常用的温度传感器：热双金属片温度传感器a敏感元件：两种 热膨胀系数 相差较大的金属片焊接或轧制成的热双金属片b工作原理：温度升高时，由于两面金属膨胀程度不同，双金属片就会变形因此热双金属片可作为温度的敏感元件利用了热双金属片对温度的感知表现为形变的特性热电阻传感器a敏感元件：用金属丝制作的感温电阻(又叫热电阻 )b热电阻阻值与温度 t 的关系RR 0(1t)(R0 为 t0 时导体电阻， 为温度
3、系数)热敏电阻传感器a敏感元件： 半导体热敏电阻b热敏电阻的分类：一种是随温度升高而电阻减小的热敏电阻，用 NTC 符号表示；另一类随温度升高而电阻增大的热敏电阻，用 PTC 符号表示c特点及用途：热敏电阻对温度变化的响应很敏感，常用于测温、温度控制或过热保护2光传感器(1)概念光传感器是利用光敏电阻把光强这个光学量转换为电阻这个电学量，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小(2)应用：火灾报警器 、光电式转速器等都是利用了光电传感器来工作的(3)两种实用的光传感器光电式烟尘浓度计，靠监测烟尘浓度来工作光电式转速表光源发出的光经透镜会聚成平行光束照到被测旋转物体上，被反光纸反射回来，再经透镜聚焦
4、落到光敏二极管上，产生与转速对应的电脉冲信号，经信号处理电路处理后，显示出转速基础自测1思考判断(1)传感器就是指敏感元件 ()(2)传感器能把电信号转换成非电信号 ()(3)家庭用的电视机遥控器属于红外线遥控 ()(4)有光照射时，光敏电阻的阻值变大 ()(5)热敏电阻在温度升高时阻值变小 ()(6)金属热电阻在温度升高时阻值变小 ()2当你走近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息 ( )A温度 B运动C人 D光线D 自 动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动
5、门将无法使用自动门实际使用的是红外线传感器， 红外线不属于可见光，人在白天或黑夜均发出红外线， 传 感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开、关 门 故 选项 D 正确3(多选 )如图 311所示为电阻 R 随温度 T 变化的图线，下列说法中正确的是( ) 【导学号：24622096】图 311A图线 1 是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B图线 2 是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C图线 1 的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D图线 2 的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高BD 由题图可知，图线 1 是金属热电阻的 RT 图线，图线 2 是热敏电
6、阻的RT 图线，根据它们的材料性 质和图像特点可知， 选项 B、D 正确合 作 探 究攻 重 难对传感器的理解1.传感器的结构框图2传感器的分类物理型传感器 化学型传感器 生物型传感器敏感元件被测物理量变化时，敏感元件的电学量(如电阻、电压、电容等)会发生明显变化敏感元件能把化学物质的成分、浓度等化学量转换为电学量工作原理利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关的信息利用化学反应识别和检测信息利用生物组织的各种生物、化学与物理效应识别和检测信息实例如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传如气敏传感器、湿敏传感器等如免疫传感器、抗原抗体传感器、酶感器等 传感器等如图 312是一种测定油箱
7、油量多少或变化多少的装置其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端在装置中使用了一只电压表( 图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况若将电压表分别接在 b、c 之间与 c、d 之间，当油量变化时，电压表的示数如何变化？图 312思路点拨：由题图确定 R和 R 是串联，油量的变化会改变 R 的值当油箱中油量减少时，浮标下降，杠杆的左端下降，右端上翘，R 的值变大串联电路中， 电阻起分压作用【解析】 把电压表接在 b、c 之间，油量增加时，R 减小， 电压表的示数减小；油量减少时，R 增大，电压表的示数增大把电压表接在 c、d 之间，油量增加时，R 减小， 电
8、 路中电流增大，则 R两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小【答案】 见解析针对训练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元件B电学量 敏感元件转换电路转换元件非电学量C非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量D非电学量转换电路转换元件敏感元件 电学量C 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),转换元件( 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，因此 A、B、D 错，C 对2. (多选)如图 313所示，干簧管放在磁场中时两个舌簧能被磁化关于干簧管
9、，下列说法正确的是 ( )图 313A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CD 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、作为控制元件以实现自动控制的对温度传感器、光传感的理解及应用1.光传感器和温度传感器的不同传感器 光传感器 温度传感器定义能够感受光信号，并按一定规律转换成电信号的装置将温度变化转换为电学量变化的装置类型主要有光敏电阻、光敏晶体管、光电池等主要有热敏电阻、热电偶等两种电阻光敏电阻由半导体材料制成，光
10、越强，电阻越小热敏电阻由半导体材料制成，NTC 随温度升高，电阻减小；PTC 随温度升高，电阻增大原理 电学性质随光照变化而变化 电学性质随温度变化而变化2.光敏电阻特性成因分析当光敏电阻受到光照射时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性明显地增强，电阻减小3热敏电阻的种类及特性曲线常见的有两种类型，图中 314甲为 PTC 型，乙为 NTC 型PTC 型为正温度系数热敏电阻，NTC 型为负温度系数热敏电阻图 314如图 315所示，将一个光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射电阻时，表针自左向右偏角为 ；现用手掌挡住部分光线，表
11、针的自左向右偏角为 ，则可判断 ( )图 315A B D不能确定思路点拨：根据串并联电路特点及闭合电路欧姆定律进行分析B 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指 针自左向右的偏转 角度变小，故 B 正确含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤(1)明确热敏电 阻(或光敏电阻) 的阻值随温度(或光线强 弱)是增大还是减小(2)分析整个回路的电阻的增减，电流的增减(3)分析部分电 路的电压、电流如何变化. 针对训练3.半导体的电阻率随温度的升高而减小，经常利用半导体的这一特性来制作传感器，如图 316所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中 R3 为用半导体热敏材
12、料制成的传感器值班室的显示器为电路中的电流表，a、b 之间接报警器当传感器 R3 所在处出现火情时，显示器的电流 I、报警器两端的电压U 的变化情况是 ( )图 316AI 变大， U 变大 BI 变大，U 变小CI 变小，U 变小 DI 变小，U 变大C 当出 现火情时， 热敏电阻 R3 的阻值减小，则外电路总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中 总电流将增大；由 UEIr 可知，路端电压减小，则图中报警器两端的电压 U 将减小；因总电流增大，则 R1 两端的电压增大，并联部分的电压减小，则可知流过 R2 中的电流 I 减小，故选项 C 正确4(多选 )计算机光驱的主要部分是激光头，它可
13、以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息光敏电阻自动计数器的示意图如图 317所示，其中 R1 为光敏电阻，R 2 为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )图 317A当有光照射 R1 时，处理系统获得低电压B当有光照射 R1 时，处理系统获得高电压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BD 当光敏电阻有光照射时，电阻减小，故当有光照射 R1时， R1 减小，则电阻 R2 上的电压变大，故 处理系统获得高电压， 选项 B 正确，A 错误；信号处理系统每获得一
14、次高电压就计数一次，故 C 错误，D 正确当 堂 达 标固 双 基1下列关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的说法中，正确的是( )A物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业不能用于化工领域B化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不是输出电学量C生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作D生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境条件有一定要求D 不 论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故 B 错；物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故 A 错；生物传感器能够使用的前提是感受器中的生命物质保持生物活性，故 C
15、错 ，D 对2如图 318所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关 S 后，小灯泡正常发光当用酒精灯加热电阻丝时，则关于发现小灯泡亮度变化以及发生这一现象的主要原因正确的是( )图 318A小灯泡变亮，小灯泡的电阻发生了变化B小灯泡变亮，小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C小灯泡变暗，电阻丝的电阻率随温度发生了变化D小灯泡变暗，电源的电压随温度发生了变化C 用酒精灯加热电阻丝时，电阻丝的电阻率随温度升高而增大，电流减小，灯泡变暗 3光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为( )A光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值也发生变化B光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化C光照强度发
16、生变化时，光敏电阻的长度也发生变化D光照强度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化A 光敏 电阻的特性是光照强度变化时，电阻率发 生明显变化，而长度、体积、横截面积不发生变化，故光敏电阻阻值大小会发 生变化， A 正确4用图 319甲所示电路测量电流表 的内阻，闭合开关 S，当变阻器的滑片滑至 c 处时，电流表 和电压表 的读数分别为 40 mA、9 V，已知图甲中热敏电阻的 IU 关系图线如图 319乙所示，则电流表 的内阻为( )甲 乙 图 319A0.14 B85 C140 D225 B 当电流表读数为 40 mA 时，说明热敏电阻的电流为 40 mA，由题图知热敏电阻两端电压 UR5.6 V，则电流表两端电压 U9 V5.6 V3.4 V，由欧姆定律得 RmAf( U,I)f(3.4,4010 3 ) 85 ，B 正确
