2016-2017学年教科版选修3-2第3章传感器章末分层突破学案

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1、知识体系反哺教材-闢①量转换为②量厂I工作原理I一③电阻——光传感器章末分层突破IFI因层・知识整台④电阻和⑤电阻——温度传感器应变片⑥传感器传感器应用-⑧传感器——电子秤-⑨传感器——话筒P电熨斗-⑩传瞬」厂电饭锅双金属片温度报警器lI火灾报警器光控开关-生活中的传感器洗衣机中的传感器电冰箱中的传感器光控和温控电路［自我校对］①非电学②电学③光敏④热敏⑤金属热⑥力⑦温度⑧力⑨声⑩温度⑪光晶学思心得提升层・链力强化1±■1■常见敏感元件及其特性大.1.光敏电阻光敏电阻在被光照射吋电阻发牛变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增2.金属热电

2、阻金属热屯阻的屯阻率随温度升高而增大.3.热敏电阻热敏电阻冇正温度系数、负温度系数两种.正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增犬，负温度系数的热敏屯阻的阻值随温度升高而减小.4・电容平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化，例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化.卜例如图3-1所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金屈片,与该金屈片隔冇一定空隙还冇另一块小的同定金屈片，这两块金屈片组成一个小电容器，该电容器的电容C可用公式计算，式屮常量£=9X

3、10S表示金属片的正对面积，〃表示两金属片间的距离.当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与Z相连的电子线路就能检测出哪个键被按一卜-T,从而给出相应的信号.设每个金屈片的止对面积为50mm2,键未被按卜时两金属片间的距离为0.6mm.如果电容变化了0.25pF,电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少要被按下mm.【解析】计算机键盘是一个电容传感器,由题意知它是靠改变两极板间距从而改变电容，得到相应的电信号•又因两极板间距减小,电容变大,设原间距为do，按下键后间距为〃时电子线路恰能检测出必要的信号，则根据C=^,AC9X1012X50X

4、10'6X0.6X103=0.25X10'12X0.6X10*3+9X10*l2X50X10'6m=0.45X10*3m=0.45mm,所以键至少要被按下的距离为0.6mm・0.45mm=0」5mm.【答案】0.15日常生活中常见的传感器1.红外线传感器红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关参数或信息.自然界儿乎所有的物体都能辐射波长在0.76pm〜1000pm的电磁波即红外线，因此红外线传感器不仅被广泛用于航空摄影、卫星遥感遥测等高科技领域，也被广泛用丁日常生活中，自动门、生命探测器、非接触式红外测温仪、家

5、电遥控系统以及防盗、防火报警器等均使用了红外线敏感传感器.口动门就应用了红外线传感器.自动门的工作流程如图3・2所示.当有人接近自动门吋，传感器接收到人体发出的红外线，产生电压输出信号；信号经过电路处理后，使定时器工作；由定时器构成的电路使继电器通电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过自动门几秒钟后，定时器又使继电器断电，口动门电动机反转，门口动关闭.自动门的工作流程图3・22.压力传感器全口动洗衣机的水位控制装置中使用了压力传感器.图3-3(a)中1和2分别是洗衣机的外筒和内筒，3是气室，4是传感器的膜盒.气室下部与外筒连通，上部与软

6、管、传感器的膜盒连通•向内筒中注水时，水通过内筒壁上的小孔流入外筒，部分水进入气室，气室内被密封的空气压强增大，使传感器的膜片向上凸起如图(b)所示，当筒中水位到达设定的高度时，凸起的膜片使动触点。与静触点b脱离，并与静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物.(a)(b)图3-33・电脑中的传感器电脑常用的两种温度传感器：热敏电阻传感器和集成温度传感器.以下是这两种温度传感器的工作原理.(1)热敏电阻传感器热敏电阻传感器按温度对电阻变化的影响一般可分为正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻，以及临界

7、温度系数热敏电阻.正温度系数热敏电阻及临界温度系数热敏电阻的电阻特性会在特定温度下发生急剧变化，适用于温度检测或控制.负温度系数热敏电阻主要为氧化镒、氧化钻、氧化牒、氧化铜和氧化铝等金属氧化物的复合烧结体，这些金属氧化物材料都具有半导体性质，当温度较低时，半导体内的电子——空穴对数目较少，因此电阻较高.当温度升高时，热敏电阻内的电了——空穴对数目增加，因此导电率增加，电阻值卜'降.(2)集成温度传感器集成温度传感器是目前电脑普遍采用的温度传感器，具有精确度高、响应速度快、体积小、功耗低、软件界面控制方便等优点.温度检测的主要机制为集成温度传

8、感器内部的电流源和ADC,集成温度传感器的工作原理是利用半导体PN正向导通，使电压与温度变化呈反向线性关系，所以后续处理电路可将正向导通电压变化趋势图线表述为被测温度的变化趋势.