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第二章　电子控制系统信息的获取与转换
课时　辨析常用传感器　传感器的应用
任务一　探寻人与传感器的关联
1.传感器的含义
传感器是将________转换为与之有确定对应关系的电量输出的一种装置。
2.传感器的组成和作用
(1)组成
传感器一般由____________和____________组成，而这些敏感电子元件可以模拟人的感觉器官，准确地获取外界信息。
(2)作用
①在电子控制系统中，传感器是必不可少的元件，是电子控制系统获取外部信息的唯一途径。在电路中，通过它获取外界的信息，再转换为电信号传输给控制电路去处理。
②不同的传感器可以用来收集不同的变化信息，并把它们转换为电流、电压等电信号的变化，以便于传输、处理、存储和输出。
任务二　检测常见传感器
1.光敏电阻
(1)结构及特性
光敏电阻是一种电阻性传感器，它将获取的外界光线变化的信息转换为电阻阻值变化的信号，可以用来检测光的强度。
如图所示，光敏电阻由光导电膜(光电导材料硫化镉CdS构成)和电极两部分组成，顶部有一个光感应窗。当光线经光感应窗照射时，其电阻值减小。当用强光照射时，其电阻值可减小至几百欧，而在黑暗中它的电阻值可达到10 MΩ。
(2)多用电表检测性能
①测电阻：用多用电表电阻挡测光敏电阻两侧阻值，光照变强时，指针偏转角度变大，电阻变小；当光照变弱时，指针偏转角度变小，电阻变大。
②测电压：用多用电表电压挡测光敏电阻两侧电压，光照变强时，指针偏转角度变小，电压变小；当光照变弱时，指针偏转角度变大，电压变大。
2.热敏电阻
(1)结构及特性
如图所示，热敏电阻主要由热敏探头(芯片)、电极引线和壳体等组成。其结构形式有圆片形、薄膜形、杆形、管形、平板形、球形和垫圈形等。
(2)应用
主要有利用温差导致热电动势(即热电效应)制成的热电偶、利用半导体材料温度特性制成的热敏电阻、集成化温度传感器和利用液体膨胀效应制成的温度计等。
(3)分类
①PTC：____________热敏电阻，热敏电阻阻值随温度________而________；
②NTC：____________热敏电阻，热敏电阻阻值随温度________而________。
任务三　辨析传感器的类型及应用
1.常用传感器的类型
常用的传感器有____________、热敏传感器、磁敏传感器、____________、____________、气敏传感器、力敏传感器和位移传感器等。
2.传感器的应用
(1)可用于科学测量，提高检测的精确性和可靠性；
(2)可减轻人们工作强度，同时作出更精确、更快捷的判断；
(3)可检测那些对人体有害、人无法适应或者人无法到达的环境。
3.传感器的选择
在选择传感器时，应该根据测量对象、测量环境以及需求性能指标的不同而做出不同的决策分析。传感器选择的一般方法如下：
依据测量对象与测量环境确定传感器的类型。
传感器的选择需要分析多方面的因素之后才能确定。一方面，不同的测量对象(物理量)，采用的传感器类型肯定不同。另一方面，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方式是有线还是非接触测量等。
重难点1　传感器的识读
常用传感器外形图及电路符号
名称 结构图 符号 说明
光敏传感器 负系数，光照强电阻小，光照弱电阻大
热敏传感器 有NTC和PTC两种
湿敏传感器 没有特别说明，一般认为是负系数
磁敏传感器 有磁场时闭合，没有磁场时断开
气敏传感器 气敏传感器是用来检测气体浓度和成分的传感器。气体浓度越大，阻值越小
声敏传感器 将声音转化为交流电信号
位移传感器 通过改变两极板间的距离或者极板间的介质，从而改变电容大小
例1 下列传感器中电路符号与实物图相对应的是(　　)
变式训练1 下列传感器中电路符号与实物图相对应的是(　　)
重难点2　传感器的检测
例2 小明同学使用指针式多用电表对如图所示的电子元器件进行检测，下列的操作及判断不恰当的是(　　)
A.将多用电表置于R×1k挡并进行欧姆调零
B.将两只表笔分别接在a和b脚，分别测量不同光照时的数值，如果越暗时，指针的偏转角度越小，则表明该元件是好的
C.将两只表笔分别接在c和d脚，分别测量不同湿度时的数值，如果越干燥时，指针的偏转角度越大，则表明该元件是负特性湿敏电阻
D.多用电表使用完毕后，应该把开关拨到交流最高挡或“OFF”处，并拨出表笔
变式训练2 用指针式多用电表的R×1k挡测量质量正常的光敏电阻和热敏电阻值时，下列说法中正确的是(　　)
A.测光敏电阻时，光照越强，多用电表指针偏转角度越小
B.测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏转角度越小
C.测负温度系数热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏转角度越小
D.测正温度系数热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏转角度越大
重难点3　传感器的应用
传感器类型 举例 应用举例
温度传感器 热敏电阻、热电偶 红外测温仪
声敏传感器 动圈式话筒、电容式话筒 B超
光敏传感器 光敏电阻、光电管、红外传感器 自动计数
气体传感器 电化学气体传感器、固体电解质气体传感器 酒精浓度测试仪
压力传感器 压阻式压力传感器、电容式压力传感器 体重秤
湿度传感器 电阻式湿度传感器、电容式湿度传感器 湿度计
例3 有种汽车雨刮器在雨下得较大时刮水的频率就较高，而在雨下得较小时刮水频率度就稍低些。这是因为装了雨量感应器。其发射部分中有一个发光二极管，它发出一束锥形光线，这束光穿过前挡风玻璃。当挡风玻璃上没有雨水、处于干燥状态的时候，几乎所有的光都会反射到一个传感器上，当下雨的时候，挡风玻璃上会存有雨水，一部分光线就会发生漫反射、折射等偏离，从而检测到了雨水的存在。这里的传感器最可能是下面中的(　　)
变式训练3 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，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的变化。如图所示为四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法中不正确的是(　　)
A.图a中的传感器可以用来测量角度
B.图b中的传感器可以用来测量液面的高度
C.图c中的传感器可以用来测量压力
D.图d中的传感器可以用来测量速度
1.下列电子元器件的实物图和名称不一致的是(　　)
2.下列电子元器件不属于传感器的是(　　)
3.下列曲线能够反映光敏电阻特性的是(　　)
4.下列电子元件，引脚未处理前长短一致的有(　　)
5.如图所示是用指针式多用电表检测热敏电阻特性的实验装置示意图。下列有关该实验的叙述中合理的是(　　)
A.为了准确测量温度，应将温度计紧贴烧杯壁悬挂
B.测量热敏电阻在不同温度下的阻值时，一定要将热敏电阻Rt和固定电阻R2断开
C.为了提高实验效果，需选择合适阻值的固定电阻R2
D.测量热敏电阻Rt两端的电压时，多用电表的红笔接测量点b、黑笔接测量点a
6.如图所示是干簧管的外形和内部结构，以下说法不正确的是(　　)
A.电子控制系统中，干簧管是获取外部信息的一种途径
B.干簧管是一种磁敏传感器，当有磁铁靠近时，干簧管处于“断开”状态
C.干簧管能把磁场信号转换为电流信号
D.干簧管的两个电极没有正负之分
7.如图所示是利用光敏电阻传感器设计的自动计数器，图a是实物图，图b是其电路原理图，下列有关说法不正确的是(　　)
A.当激光照射到Rg上时，其电阻值将变小
B.传送带上没有物品时，计数器将停止计数
C.Rg上无光照时，三极管V处于截止状态
D.三极管V每导通一次，计数结果加1
课时　辨析常用传感器　传感器的应用
任务清单与知识构建
任务一
1．非电量
2．(1)敏感元件　输出部分
任务二
2．(3)①正温度系数　升高　增大　②负温度系数　升高　减小
任务三
1．光敏传感器　声敏传感器　湿敏传感器
案例导学厘清重难点
例1　B　[A项，电路符号为热敏传感器，实物图为光敏传感器；B项，电路符号和实物图都为湿敏传感器；C项，电路符号为气敏传感器，实物图为干簧管(磁敏传感器)；D项，电路符号为光敏传感器，实物图为热敏传感器。]
变式训练1　A　[A项，电路符号和实物图都为电容式位移传感器；B项，电路符号为声敏传感器，实物图为力敏传感器；C项，电路符号为可变电阻或力敏传感器，实物图为干簧管(磁敏传感器)；D项，电路符号为干簧管(磁敏传感器)，实物图为热敏传感器。]
例2　C　[越干燥说明湿度变小，指针的偏转角度越大说明电阻变小，说明湿度和阻值是正相关。]
变式训练2　B　[本题主要考查光敏传感器和热敏传感器的特性以及用多用电表测电阻。测光敏电阻时，光照越强，阻值越小；测负温度系数热敏电阻时，阻值随温度的升高而减小；测正温度系数热敏电阻时，阻值随温度的升高而增大。多用电表测电阻时，阻值越大，指针偏转角度越小；阻值越小，指针偏转角度越大。]
例3　C　[由工作原理描述可知，需要传感器感应光线，C项为光敏电阻。]
变式训练3　D　[D项可以用来测位移。]
随堂达标检测
1．A　[NTC为负温度系数热敏电阻。]
2．D　[A项为光敏传感器；B项为湿敏传感器；C项为气敏传感器；D项为电容器，不属于传感器。]
3．B　[光敏电阻是负特性非线性变化。]
4．C　[引脚长短一致说明无极性，只有第一个有极性。]
5．C　[R2与热敏电阻分压，若R2太大或太小，测得电压变化范围小。]
6．B　[干簧管属于常开型，当磁铁靠近时，触点闭合，处于闭合状态。]
7．C　[Rg上无光照时，其电阻变大，V导通，计数器工作。]