1、,一、对传感器的认识,1.传感器的工作流程和传感器组成 (1)传感器的工作流程,(2)传感器的组成 敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的. 转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的，与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件. 转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等.,2.传感器的原理 传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等.这些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再传送给控
2、制系统产生各种控制动作.,3.分类 (1)按传感器所测量物理量分为：位移、力、速度、温度、流量、气体成分等传感器. (2)按传感器工作原理分为：电阻、电容、电感、电压、霍尔元件、光电、热电偶等传感器. (3)按感知外界信息的原理分为：物理传感器、化学传感器、生物传感器等.,【典例1】全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.如图所示，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.小阳同学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，你
3、认为电压表应该接在图中的_两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将_(填“增大”或“减小”).,【解题指导】解答本题时,可按以下思路分析:,【标准解答】由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当RR 时，UR=IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c之间，当油量减少时，电压表示数将增大. 答案：b、c 增大,【互动探究】若电路连接如图所示，问油量减少时，电压表示数如何变化？ 【解析】油量减少、小球下沉，指针(滑动变阻器滑片)上移，电压表示数减小.,【规律方法】电学量具有便于控制、放大、衰减、波形整理、显示、可储存、远距
4、离传输等技术方面的优点，尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以现代信息技术与自动控制中常将非电学量转化成电学量进行信息收集.,二、敏感元件的分类及异同点 1.分类 按照敏感对象可分为：力敏元件、光敏元件、热敏元件、磁敏元件、气敏元件等.,2.异同点 (1)相同点：都能将感受到的非电学量转化为便于测量的电学量，都是利用敏感元件的某种敏感效应制成的. (2)不同点：不同的敏感元件工作原理不相同，所利用的敏感元件的敏感效应不同.热敏电阻和金属热电阻虽然都是温度敏感元件，但温度变化时其电阻值的变化会出现一个减小另一个增大的情况.温度升高时，其热敏电阻
5、阻值减小，金属热电阻阻值增大.,【典例2】下列说法正确的是( ) A.凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器 B.湿敏传感器只能是物理传感器 C.物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出 D.物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应,【解题指导】解答该题时应明确以下三点：,【标准解答】选D.各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿敏传感器为化学传感器，故B错;传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电路通断等输出，故C错;由物理传感器定义知D正确.,【变式训练】关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的下列说法中，正确的是( ) A
6、.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能输出电学量 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,【解析】选D.不论哪种传感器都可以将非电学量转化成电学量输出，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传感器中的生命物质保持生物活性，故C错，D对.,【变式备选】关于传感器，下列说法正确的是( ) A.所有传感器都是由半导体材料做成的 B.金属材料也可以制成传感
7、器 C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D.水银温度计是一种传感器,【解析】选B.大多数传感器是由半导体材料做成的，某些金属也可以做传感器，如金属热电阻，故A错B对；传感器将非电学量转化为电学量，因此传感器感知的应该是“非电学信号”，故C错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D错.,【典例】在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量.如图所示，托盘和弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端通过一水平绝缘轻杆与弹簧上端相连，当托盘中没有放物体时，电压表示数刚好为零.设滑动变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为
8、R0，弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电压表.当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时称量物体的质量.,【解题指导】解答本题时应注意以下三点：,【标准解答】设托盘上放上质量为m的物体时弹簧压缩量为x，由平衡条件得mg=kx 此时滑动变阻器滑片已下滑x，由分压原理知，电压表上的电压值： 由两式得 答案：,对电学量的变化理解错误 传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器等演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片滑动，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( ),A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C.物体M不动时，电路中没有电流 D.物体M不动时，电压表没有示数,【正确解答】选B.物体M运动时，与电压表并联的电阻值发生变化，电压表所测电压是变化的，即电压表示数将发生变化.,【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下：,
