傳感器應(yīng)用11PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1傳感器應(yīng)用傳感器應(yīng)用111 1、傳感器應(yīng)用的一般模式、傳感器應(yīng)用的一般模式三、傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖 2 2力傳感器的應(yīng)用力傳感器的應(yīng)用電子秤電子秤閱讀與思考（人教版）（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？第1頁/共19頁測力裝置是力的傳感器，常用的一種力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成，應(yīng)變片是一種敏感元件，多用半導(dǎo)體材料制成（2）簡述力傳感器的工作原理。彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面電阻變小。F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的阻值變化就越大

2、。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。外力越大，輸出的電壓差值也就越大。第2頁/共19頁（3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量。3 3聲傳感器的應(yīng)用聲傳感器的應(yīng)用話筒話筒問題與思考（1）話筒的作用是什么？話筒的作用是把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。 （2）說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。圖1第3頁/共19頁動圈式話筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動，連接在膜片上的線圈隨著一起振動，線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號），感應(yīng)電流的

3、大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個信號電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。（3）說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點(diǎn)是什么？第4頁/共19頁 電容式話筒的工作原理：利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電當(dāng)聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓優(yōu)點(diǎn)：保真度好。（4）駐極體話筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？ 駐極體話筒的原理同電容式話筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，價(jià)格便宜，靈敏度高，工作電壓低。第5頁/共1

4、9頁注：駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象：將電介質(zhì)放入電場中，在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)正電荷與負(fù)電荷的現(xiàn)象某些電介質(zhì)在電場中被極化后，去掉外加電場，仍然會長期保持被極化的狀態(tài)，這種材料稱為駐極體現(xiàn)象：不同的聲波信號，熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號是由接收到的聲波控制的。 第6頁/共19頁4 4溫度傳感器的應(yīng)用溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗電熨斗 溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。 電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。 第7頁/共19

5、頁電熨斗結(jié)構(gòu)圖 思考與討論： （1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動控制溫度的作用第8頁/共19頁（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實(shí)現(xiàn)的？ 熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的難易，達(dá)到控制在不同溫

6、度的目的 第9頁/共19頁（四）實(shí)例探究（四）實(shí)例探究力傳感器的應(yīng)用力傳感器的應(yīng)用【例1】用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動的加速度該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg的滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后汽車靜止時，傳感器a、b在的示數(shù)均為 10 N（取g=10 ms2）（1）若傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速

7、度運(yùn)動時，傳感器a的示數(shù)為零第10頁/共19頁分析：傳感器上所顯示出的力的大小，即彈簧對傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對滑塊的彈力大小解：（1）如圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力 F1=14N，右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力 F2=6.0 N滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1，根據(jù)牛頓第二定律有121maFF得1a4 m/s2a1與F1同方向，即向前（向右）01F202F（2）a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力 ，因兩彈簧相同，左彈簧伸長多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镹?；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓第二定律得第11頁/共19頁22maF ，a

8、2=10m/s2，方向向左溫度傳感器的應(yīng)用溫度傳感器的應(yīng)用【例2】 在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC 元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨 溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能對此，以下判斷正確的是（ ）通電后，其電功率先增大，后減小 通電后，其電功率先減小，后增大 當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1不變 當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變A B C D第12頁/共19頁 隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)t

9、=t1時，P=P1達(dá)到最大當(dāng)溫度由t1升高到t2的過程中增大，R增大，P減小；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P也就越大；因此在這之間的某一溫度t3會有P=P3= P，即電熱功率P減小到等于散熱功率時，即達(dá)到保溫；當(dāng)tP，使溫度自動升高到t3；當(dāng)tt3，PP，使溫度自動降為t3，實(shí)現(xiàn)自動保溫。 正確答案為D。 點(diǎn)評：對給定圖象的題目，要注意分析圖象信息，把握變化規(guī)律，并結(jié)合所學(xué)物理規(guī)律進(jìn)行分析討論第13頁/共19頁 為了測量列車運(yùn)行的速度和加速度的大小，可采為了測量列車運(yùn)行的速度和加速度的大小，可采用如圖所示的裝置，它是由一塊安裝在列車頭底部的用如

10、圖所示的裝置，它是由一塊安裝在列車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量儀組強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量儀組成的（測量儀未畫出）。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時，線成的（測量儀未畫出）。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，就能求出列車在各位置圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，就能求出列車在各位置的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度為的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度為B=0.004T，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)n=5，長，長L=0.2m，電

11、阻，電阻0.4（包括引線電阻），測試記錄下來（包括引線電阻），測試記錄下來的電流的電流位移如圖所示。試求：位移如圖所示。試求：在離在離O（原點(diǎn)）（原點(diǎn)）30m，130m處列車的速度處列車的速度v1和和v2的的大小大小假設(shè)列車是勻變速運(yùn)動，求列車加速度的大小假設(shè)列車是勻變速運(yùn)動，求列車加速度的大小第14頁/共19頁i /A100501500.150.100 .05-0 .05-0.10-0.15S/m0SOB解：解：I=E/R=nBLv/Rv=IR/nBL= 0.4I50.0040.2= 100I在在30m處，處，I1 =0.12A v1=12m/s在在130m處，處，I2 =0.15A v2=

12、15 m/s a =（ v22 - v12 ）/ 2S = 0.405 m/s2第15頁/共19頁第16頁/共19頁電容式位移傳感器電容式位移傳感器 電容器的電容電容器的電容C決定于極板的正對面積決定于極板的正對面積S、極板間距離、極板間距離d以及極以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深板間的電介質(zhì)這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種作用的

13、電容器稱為電容式傳感器。種作用的電容器稱為電容式傳感器。圖甲是測量圖甲是測量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是 。 定片定片甲甲角度角度由于由于CS，動片與定片間的角度，動片與定片間的角度發(fā)發(fā)生變化時，引起生變化時，引起S的變化，通過測出的變化，通過測出C的變化，測量動片與定片間的夾角的變化，測量動片與定片間的夾角圖乙是測量圖乙是測量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是 。金屬芯線金屬芯線電介質(zhì)電介質(zhì)導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體乙乙h液面高度液面高度h由于由于CS，h發(fā)生變化，金屬芯線和發(fā)生變化，金屬芯線和導(dǎo)電液體組成的電容發(fā)生變化，通過導(dǎo)電液體組成的電容發(fā)生變化，通過測定測定C的變化，可以測量液面高度的變化，可以測量液面高度h 的變化的變化。第17頁/共19頁圖丙是測量圖丙是測量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是 。 固定電極固定電極可動電極可動電極F丙丙壓力壓力F由于由于C1/d，壓力，壓力F 作用