1、5.1 认识传感器认识传感器复习回顾复习回顾情境导入情境导入一辆遥控小车，可以用手来遥控它的发动与停止，怎样做到的呢？小车上方安装了干簧管，手中隐藏了小此片，它们共同组成了能感应磁场的开关传感器。问题思考问题思考1、传感器的有哪些？ 2、在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量；(3)是如何显示或控制开关的？新知探究新知探究一、神奇的传感器一、神奇的传感器 1. 声光控开关汉武帝汉武帝2.红外线传感器汉武帝汉武帝 3.乙醇传感器 汉武帝汉武帝 传感器：在现代技术中，传感器是指这样一类器件或装置：它能感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照
2、一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。 思考与讨论：传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方用了传感器？ 请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器要起什么作用？ 典例精析下列应用了温度传感器的是（）A商场里的自动玻璃门B夜间自动打开的路灯C自动恒温冰箱D楼梯口的夜间有声音时就亮的灯解析：A、商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，A错误；B、夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；C、
3、自动恒温冰箱是利用了温度传感器，C正确；D、夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，D错误；故选：C。C变式训练关于传感器，下列说法正确的是（）A金属材料不可以制成传感器B光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的C传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的D以上说法都不正确解析：A、传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A错误；B、光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的，故B正确，D错误；C、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不一定是通过感知电阻的变化来传递信号的，故C错误；故选：B。B 传感器：在现代技术中，传感器是指这样一类器件或装置：它能感受诸如力
4、、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。技法点拨：技法点拨：二、传感器的种类二、传感器的种类 传感器的种类很多（图5.1-5），作为一门知识密集型技术，它与许多学科有关：有的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；有的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；有的利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，
5、如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。 在林林总总的传感器世界中，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，一部普通的智能手机中就安装有十几种传感器（图5.1-6），能感受声音、图像、压力、磁场、加速度等各种信息。它们原理各异，分类方法也不同。根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；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。典例精析办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，利用了下列哪种传感器（）A生物传感器B红外传感器C温度传感器D压力传感器解析：A、红
6、外线和紫外线都属于电磁波，且红外线的波长比紫外线的长，故A错误；B、紫外线可用于杀菌消毒，红外线具有热效应，故B错误；C、额温枪能测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，体温越高，人体辐射的红外线越强，故C正确；D、任何频率的电磁波在真空中的传播速度都相同，等于光速，故D错误。故选：C。C变式训练夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，因为控制路灯的电路中安装了下列哪种传感器（）A温度传感器B红外线传感器C光敏传感器D声音传感器解析：夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，说明控制电路的是光敏元件，故是光敏传感器。故选：C。C 传感器的种类很多，作为一门知识密集型技术，它与许多学科有关：有
7、的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；有的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；有的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。技法点拨：技法点拨：三、传感器的组成和应用模式三、传感器的组成和应用模式 传感器种类繁多，工作原理各异，外观和结构也千差万别，但是，传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。 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
8、检测和转换两个基本功能。应该指出的是，并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。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。这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器是很多的。例如，热电偶（图5.1-7）、压电晶体等都是这种形式的传感器。 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很微弱，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。如何应用从传感器获得的信号呢？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
9、或关闭电动机等动作；还可以由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可如图5.1-8所示。科学漫步科学漫步机器人1920 年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小说中构思了一个机器人，名字叫Robot。它可以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种愿望。 1947 年，世界上第一个机器人在美国诞生。这是一台为反应堆搬运核燃料的简单机器，代替人来从事危险的工作。此后，由于现代制造业的需求，有关机器人的研究迅速发展起来。图5.1-10是几个机器人的实例。根据机器人的结构和功能，可以粗略地把它们分为三代。第一代机器人对外界没有感觉，只能按照编好的程序，由
10、内部的计算机安排它的动作，例如汽车生产线上用于点焊的机器人。第二代机器人有了感觉，它身上安装的传感器能起到人的感官的作用。例如，利用光传感器能让机器人沿着地面上画出的白色轨迹运动；利用图像传感器能让机器人产生视觉来识别烧杯和铁块，当它的手拿着烧杯时，力传感器产生触觉会使它的手指感知压力和滑动，从而既能拿住又不会捏碎。第三代是智能机器人，是人们梦寐以求的，也是当前正在努力发展的。它以人工智能理论和现代信息技术为基础，能够自主地从经验中学习，不断完善自身的程序，增强自己的功能。 机器人的种类很多。应用最广泛的是工业机器人，它们能把人从繁重的体力劳动和危险的环境中解放出来，极大地提高了生产率。服务型
11、机器人主要用于清洁、加油、导盲、抢险等方面。它们通常具有一个移动平台，其上有操作臂，还安装了触觉、视觉、听觉及超声测距等传感器，能够识别周边的环境、判断自己的运动。医疗机器人是近些年来发展迅速的一个新领域。医疗机器人能够帮助医生做复杂的手术，减轻医生的疲劳，保证手术的精确和成功。空间机器人是最复杂、最昂贵的机器人，用于探测太空，我国探月工程中使用的玉兔号巡视器（章首图）就是一个典型代表。随着机器人技术的发展与进步，机器人变得越来越“聪明”，它们是否有一天会完全取代人类的工作？人类的前途是否堪忧？实际上，科技本身并没有好坏之分，是人类决定了如何去使用它。面对科技进步，人类应该衡量和思考，该如何运
12、用这些技术才会对社会更有益，使世界变得更加美好。典例精析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解析：传感器一定是通过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。所以C正确，ABD错误。故选：C。C变式训练下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（）A用遥控器控制电视机的开关B走廊照明灯的声控开关C自动洗衣机
13、中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：A、电视机遥控器是光传感器，将光信号变成电信号，故A正确；B、声控开关是声音传感器，将声音信号变成电信号，故B错误；C、压力传感装置将压力信号转化为电信号，故C错误；D、温控器是将温度信号转化为电路的通断，故D错误；故选：A。A 能使人的眼睛产生视觉效应的电磁波，称为可见光。可见光的波长为 400 760 nm 。科学研究发现，波长（频率）范围不同的光表现为不同的颜色。技法点拨：技法点拨：课堂小结课堂小结对本课程进行小结和回顾：日常的传感器，工业生产传感器的作用，以及这些传感器的基本构成（点出哪些具体组成）；传感器的分类、发展和主要性能指标，传感器的动静态特征，特别是传感器的测量误差计算。再见再见
