学年鲁科版选修32第五章第3节大显身手的传感器学案Word文档下载推荐.docx

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3．传感器用途

（1）外部传感器用于感知外部工作环境和外界事物对机器人的刺激。

包括视觉传感器、超声波传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器等。

（2）内部传感器（如角度传感器、关节传感器等），用于检测机器人自身的状态。

1．自主思考——判一判

（1）全自动洗衣机水位控制装置应用了压力传感器。

（√）

（2）自动门应用了红外线传感器。

2．合作探究——议一议

（1）为什么指纹的脊和谷相对于另一个极板的距离不同，电容值就不同呢？

提示：

由C＝知，当正对面积和介电常数一定时，电容与两极间距离是一一对应的，距离越大，电容越小，所

以脊和谷相对于另一个极板的距离不同时，电容值就不同。

（2）机器人有哪些分类？

你能说出几种？

①家务型机器人：

能帮助人们打理生活，做简单的家务活。

②操作型机器人：

能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。

③程控型机器人：

按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。

④智能机器人：

以人工智能决定其行动的机器人。

生活中的传感器

1．洗衣机水位控制原理分析

（1）结构：

如图531（a）所示，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，上部与软管、传感器的膜盒连通。

图531

（2）过程：

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a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。

2．传感器与机器人感觉对应表

感觉

所用传感器

效果

当前发展水平

视觉

视觉传感器

（摄像机）

使机器人拥有人眼的视觉功能

离自然人的视觉水平相差甚远　

听觉

超声波传感器、语识别装置音

使机器人拥有类似人耳的听觉功能

能理解一些简单的语句，不能真正实现人机对话　

嗅觉

气体传感器

使机器人拥有类似人的鼻子的功能

只能识别有限的几种气体，一般机器人没有嗅觉

触觉

压力传感器、温度传感器、位移传感器

使机器人拥有类似人的皮肤和手的功能

发展水平较高，虽不如人的感觉敏锐，但能完成大部分要求

[特别提醒]

与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外线或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。

1．电子秤使用的传感器是（　　）

A．超声波传感器　　　　　B．温度传感器

C．压力传感器D．红外线传感器

解析：

选C　电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示，来测量物体质量，所以它感知的是压力，使用了压力传感器，故C选项正确。

2．（2016·

浙江高考）如图532所示为一种常见的身高体重测量仪。

测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。

质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。

当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为（　　）

图532

A．v（t0－t），U　　　　B.v（t0－t），U

C．v（t0－t），（U－U0）D.v（t0－t），（U－U0）

选D　设人的身高为x，质量为m。

当测重台没有站人时：

＝①

当人站在测重台上时：

＝②

由①②两式得人的身高x＝v（t0－t）

当测重台上没站人时：

M0g＝kU0③

（M0＋m）g＝kU④

由③④两式得人的质量m＝（U－U0）

可知选项D正确。

3．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。

下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是（　　）

A．是力传感器　　　　　B．是光传感器

C．是温度传感器D．是声音传感器

选B　遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错。

电容传感器原理的理解与应用

1．如图533甲所示是用来测定角度θ的电容传感器。

当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化。

知道电容C的变化，就可以知道角度θ的变化情况。

2．如图乙所示是测定液面高度h的电容传感器。

在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中。

导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质。

液面高度h发生变化时，引起正对面积S发生变化，使电容C发生变化。

知道电容C的变化，就可以知道液面高度h的变化情况。

图533

3．如图丙所示是测定压力F的电容传感器。

待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化。

知道电容C的变化，就可以知道压力F的变化情况。

4．如图丁所示是测定位移s的电容传感器。

随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化。

知道电容C的变化，就可以知道位移s的变化情况。

1．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图534所示。

Q是绝缘支架，薄金属膜片M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片M振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。

当膜片M向右运动的过程中有（　　）

图534

A．电容不变

B．电容变小

C．导线AB中有向左的电流

D．导线AB中有向右的电流

选C　膜片M向右运动时，电容器两极板间的距离减小，电容变大。

电荷量Q＝CU变大，电源要继续给电容器充电，所以导线AB中的电流由B流向A。

2.如图535所示为一测液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示的电路中，已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向相同，如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h变化为（　　）

图535

A．h正在增大　　　　　　B．h正在减小

C．h不变D．无法确定

选B　由电源极性及电流方向可知，A、B、C构成的电容器上的电荷量正在减小，由Q＝CU可知C减小，则正对面积减小，即h在减小，故B正确。

1．机器人技术发展迅速，以下哪方面是现有的机器人不能很好地完成的（　　）

A．汽车工业中自动焊接领域

B．深水探险

C．艺术体操和与人对话

D．机械加工

选C　现有的机器人技术限于制造工艺、计算机技术和传感器技术，还很难达到类似人对肢体的控制能力，其动作精确但较僵硬，语音识别能力还很差，在其他几个方面机器人都有上佳表现。

2．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同。

空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是（　　）

A．生物传感器　　　　　　B．红外传感器

C．温度传感器D．压力传感器

选C　空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确。

3．下列和电视机遥控器中使用同一类传感器的是（　　）

A．红外报警装置

B．火灾报警装置

C．自动洗衣机中的压力传感装置

D．电饭煲中控制加热和保温的温控器

选A　红外报警装置接收物体发出的红外线，和电视机遥控器中使用的是同一类传感器，故A正确；

火灾报警装置采用的是光敏电阻做成的光电传感器，电饭煲中控制加热和保温的温控器是热敏电阻做成的温度传感器，故B、C、D错误。

4．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（　　）

A．应变片是由导体材料制成的

B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；

反之变小

C．传感器输出的是应变片电压

D．外力越大，输出的电压差越小

选B　应变片是由半导体材料制成的，A错误；

应变片的表面拉伸时，R值变大，应变片压缩时，R值变小，B正确；

传感器输出的是应变片两个电压的差值，外力越大，输出电压差值越大，C、D错误。

5．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是（　　）

A．两个传感器都是光电传感器

B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器

C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器

D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作

选B　题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可。

6．如图1所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：

罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。

平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。

发生火灾时，下列说法正确的是（　　）

图1

A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出

警报

B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出

D．以上说法均不正确

选C　由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上，其电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对。

7．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图2甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在运动过程中，电流表的示数如图乙所示，下列判断中正确的是（　　）

图2

A．乙图表示电梯做匀速直线运动

B．乙图表示电梯做匀加速运动

C．乙图表示电梯做变加速运动

D．乙图表示电梯做匀减速运动

选C　从题图乙可以看出电流增大，由欧姆定律知道压敏电阻阻值应该减小，结合压敏电阻特点可以判断，压力增大，而且电流逐渐变大，压力应该也是逐渐增大，说明电梯的加速度逐渐增大，所以电梯做变加速运动，C对。

8．（多选）如图3所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103℃，下列说法中正确的是（　　）

图3

A．常温下感温磁体具有较强的铁磁性

B．当温度超过103℃时，感温磁体的铁磁性较强

C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关按钮会跳起

D．常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到1