《高二下学期物理鲁科版选修3－2》5.3 大显身手的传感器 学案

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第 3 节 大显身手的传感器 学案
学习目标：
1．了解传感器在洗衣机水位控制装置上的应用。
2．了解传感器在自动门上的应用。
3．了解传感器在指纹识别器上的应用。
4．了解传感器在机器人中的应用
基础知识：
一．洗衣机水位控制装置：
压力传感器在洗衣机水位控制装置中的应用
二．自动门：
红外线传感器在自动门中的应用，及自动门的工作流程。
自动门使用了红外线传感器。当有人接近自动门时,红外线传感器能接收人
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,从而
驱动电路工作,完成自动关闭门的工作。
三．指纹识别器
有一种指纹识别器是通过电容传感器识别指纹的。该传感器表面集合了
300
×
300 个电容器极板,其外表面是绝缘的。当用户的手指放在绝缘表面上时,
皮肤就组成了电容阵列极板的另一面。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的
距离不同,使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。通过读取这些电
容的差异,就能够获取指纹纹信息。
电容传感器在指纹识别器上的应用。
四．传感器与机器人
机器人是一种拟人化的电子机械装置。具有运动、感觉和判断功能。它由
机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统组成。其中传感器系统在其中起
1
着非常重要的作用。
重难点理解：
自动洗衣机如何控制水位：
向洗衣机桶内注水时,气室内的气体压强增大,在压力的作用下传感器的膜
片向上凸起。当筒内的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,关闭进水阀门,接通洗涤电。
典例 1、图示是电容式话筒的示意图,它是利用电 容器
制成的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜 后距
膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,
在两极间加一电压
U
,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导
致话筒所在电路中的其他量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导
致电容变化的原因可能是电容器两极板间的(
　　
)。
A. 距离变化 B.正对面积变化
C.介质变化 D.电压变化
A
　
【解析】这个声传感器属于电容式传感器。由题意知,对着话筒说话时,振动
膜前、后振动,则金属层和金属板间的距离改变,即电容器两极板间距改变,若将
电容器近似看作平行板电容器,由C=
εS
4π kd
可知,C∝
1
d
。故导致电容变化的原因
应该是电容器两极板间的距离变化,选项 A正确。
巩固练习：
1
.
电子秤使用的是(
　　
)。
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
2
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