3.1 认识传感器　传感器的原理 学案

学案1　认识传感器　传感器的原理 [目标定位]　1.了解传感器的概念和种类，知道将非电学量转换成电学量的技术意义.2.知道常见敏感元件的工作原理.3.通过实验了解温度传感器、光电传感器的工作原理，感悟基础知识学习和应用的重要性． 一、什么是传感器及传感器的分类 [要点提炼] 1．传感器是把非电学量变化转换为电学量变化的一种元件．认识传感器就是明确传感器如何“感受”非电学量，常见的“感受”方式有改变接入电路的电阻、电容等． 2．传感器的组成：一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．(如图1所示，以话筒为例) 图1 3．传感器的分类 (1)按被测量进行划分，可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等． (2)按传感器的工作原理进行划分，可分为电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等． (3)按能量传递方式进行划分，可分为有源传感器和无源传感器两大类． 二、传感器的原理 [要点提炼] 1．温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置． 2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻． (1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大． (2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小． 3．光电传感器是一种将光学量变化转换为电学量变化的传感器． 4．光敏电阻一般由半导体材料制成． 特点：光照越强，电阻越小． 一、对传感器的认识 图2 例1　如图2是一种测定油箱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．将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？ 解析　①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． ②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，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 二、对热敏电阻的认识及应用 例2　一热敏电阻在温度为 80 ℃时阻值很大，当温度达到100 ℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配一热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图3所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝．请简述其工作原理． 图3 解析　开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热，当水温达到100 ℃左右时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 ℃时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热．这样就可达到保温的效果． 答案　见解析 三、对光敏电阻的认识及应用 例3　如图4所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时(　　) 图4 A．电压表的示数减小 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 解析　当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A、D项均错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确． 答案　BC 传感器 1．(对电容式传感器的认识)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量 ... ...