高中物理第三章传感器第1节传感器第2节温度传感器和光传感器课件教科版选修3_2

温度传感器的理解及应用
1．热双金属片温度传感器
原理 利用了不同金属材料的热膨胀系数不同 结构
将两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制
成为一体 ①控制电路的通断 ③保护电机 ②用在温度控制装置中
应用
2．热电阻传感器
原理
利用了金属的电阻随温度的变化而变化。R＝R0 (1＋θt)，其中θ为温度系数，R0为t＝0 ℃时导体的电阻 ②可在较大的温度范围内工作
它有如下优点： 第一：可以远距离测量，不必接触被测人体，避免交叉感染。 第二：可以立即获取温度数据。
(3)热敏电阻是温度传感器中的重要元件， 是不是所有的热敏电阻 的阻值都随温度的升高而下降？
提示：不是。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度升高时电阻值 增大，负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小。
2. (多选)如图 314 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
图 314
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
特点 ①量
2．合作探究——议一议 (1)将非电学量转换为电学量有何意义？ 提示：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。 (2)医院里给病人测体温时， 使用一种先进的非接触式红外测温仪，
这种测温仪使用了温度传感器还是光传感器？与传统测温仪相 比，它有什么优点？ 提示：使用了红外线传感器即光传感器，与传统测温仪相比，
利用生物体组织 的各种生物、化 学与物理效应识 别和检测信息
如电容传感器、电感 如免疫传感器、 如气敏传感器、 实例 传感器、光电传感器、 抗原抗体传感器、 湿敏传感器等 酶传感器等 压电传感器等
1．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 C．人 B．运动 D．光线 ( )
二、温度传感器 1．分类 (1)热双金属片温度传感器。 (2)热电阻传感器。 (3)热敏电阻传感器。 ①NTC 型：电阻值随温度升高而减小。 ②PTC 型：电阻值随温度升高而增大 。
2．作用 将 温度变化 转换为电学量变化， 通过测量传感器元件的电 学量随温度的变化来实现温度的测量。
3．热敏电阻的热敏特性 (1)实验探究 ①实验器材： 热敏电阻(正温度系数或负温度系数)、 烧杯、 水、酒精灯、欧姆表、开关、温度计。 ②实验装置：如图 311 所示。
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 被测物理量变化时， 敏感元件的电学量 敏感 (如电阻、电压、电 元件 容等)会发生明显 变化
化学型传感器 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
生物型传感器
利用物质的物理性质 利用化学反 工作 和物理效应感知并检 应识别和检 原理 测出相关的信息 测信息
第 1、 2节
传感器
温度传感器和光传感器
1．传感器通常是把被测的非电信息，按一定规 律转换成与之对应的电信息的器件或装置。 它一般由敏感元件和处理电路组成。 2．敏感元件是传感器的重要组成部分，它可以 分为如下三类：物理类、化学类、生物类。 3．温度传感器有热双金属片温度传感器、金属 热电阻传感器、热敏电阻传感器等。 4．光传感器是测量光信号的传感器，实现光信 号向电信号的转化。
3．应用 (1)光电式烟尘浓度计
图 312
(2)光电式转速表
图 313
1．自主思考——判一判 (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。 (× ) (×) (√ ) (×) (√ ) (× )
成，当周围存在磁场时，两个舌簧被磁化，就会相互吸引， 所以是作开关来使用、作为控制元件以实现自动控制的。 答案：CD
3．有一种叫含羞草的植物，只要用手指轻轻一触它的叶子，叶子 便会马上卷起来。它能否作为生物传感器使用？为什么？
解析： 传感器是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息 转换成电信号的器件或装置。含羞草能感知到轻微的振动， 并作出较大的反应，卷起叶子，如果将含羞草的这种反应进 行拾取，再转换成电信号并用于控制，则含羞草可以作为生 物传感器使用。 答案：见解析
图 311
③实验过程及数据处理：用酒精灯加热，测出水中各温 度下欧姆表的读数，由实验数据绘出 Rt 图像。 (2)实验结论：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正 温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而增大 ，负温度系 数的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 。
三、光传感器 1．原理 某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电 流或电压，实现 光信号向电信号的转化。 2．作用 感知光线的变化或场景的变换，使“机器”作出反应。
一、传感器 1．定义 把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的 器件或装置。
2．组成 一般由敏感元件和处理电路组成。 (1)敏感元件：将要测量的非电信息 变换为易于测量的物理 量，形成电信号的元件。 (2)处理电路：将敏感元件输出的电信号转变成便于显示、 记录、处理和控制的电学量的电路。 3．敏感元件的原理 (1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应。 (2)化学类：基于化学反应的原理。 (3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能。
解析：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。 答案：D