高二物理人教選修32課件6.2傳感器的應用

1、,目標定位 1.了解傳感器在日常生產、生活中的應用. 2.理解傳感器在電子秤、電熨斗、電飯鍋中的應用. 3.理解光傳感器在鼠標器和火災報警器中的應用.,第2講傳感器的應用,一、傳感器應用的一般模式,放大,傳感器 電路,轉換,二、力傳感器的應用電子秤 1.組成：電子秤使用的測力裝置是力傳感器.常用的一種力傳感器是由金屬梁和 組成的.應變片是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導體材料制成.,應變片,2.原理：如圖1所示，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，上表面應變片的 變大，下表面應變片的電阻變小.力F越大，彎曲形變越大，應

2、變片的電阻變化就越大.如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應變片兩端的電壓變大，下表面應變片兩端的電壓變小.傳感器把這兩個電壓的差值輸出.力F越大，輸出的電壓差值也就越 .,電阻,大,圖1,3.作用：應變片將物體形變這個 量轉換為 這個電學量.,力學,電壓,三、溫度傳感器的應用 1.電熨斗 (1)構造(如圖2所示) 它主要由調溫旋鈕、升降螺釘、絕緣支架、觸點、 雙金屬片、彈性銅片、電熱絲、金屬底板等幾部分組成. (2)敏感元件：雙金屬片. (3)工作原理：溫度變化時，由于雙金屬片上層金屬與下層金屬的 不同，雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷.,圖2,膨脹系數(shù),2.電飯鍋 (1)構造(如

3、圖3所示),圖3,(2)敏感元件：感溫鐵氧體 (3)工作原理 居里溫度：感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性，溫度上升到約 時，失去鐵磁性，這一溫度稱為該材料的“居里溫度”. 自動斷電原理：用手按下開關通電加熱，開始煮飯，當鍋內加熱溫度達到 時，鐵氧體失去磁性，與永久磁鐵失去吸引力，被彈簧片彈開，從而推動杠桿使觸點開關斷開.,103,103,四、光傳感器的應用火災報警器 1.構造：帶孔的罩子內裝有發(fā)光 、光電三極管和不透明的擋板. 2.工作原理：平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn) 狀態(tài)，煙霧進入罩內后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其 變小，與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)

4、出警報.,二極管LED,高電阻,電阻,一、傳感器的工作原理分析 分析傳感器的工作原理要從以下幾個方面進行： (1)感受量分析：明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等. (2)輸出信號分析：明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號及輸出信號，以及輸入信號與輸出信號間的變化規(guī)律. (3)電路結構分析：認真分析傳感器所在的電路結構，在熟悉常用元件工作特點的基礎上，分析電路輸出信號與輸入信號間的規(guī)律.,例1下列說法中不正確的是() A.話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉換為聲音信號 B.電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片 C.電子秤所使用的測力裝置是力傳感器 D.熱敏電阻能

5、夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量,解析話筒是聲傳感器，能將聲音信號轉換成電信號，故A錯.,A,針對訓練1為解決樓道的照明，在樓道內安裝一個傳感器與電燈的控制電路相接.當樓道內有走動而發(fā)出聲響時，電燈即與電源接通而發(fā)光，這種傳感器為_傳感器，它輸入的是_信號，經傳感器轉換后，輸出的是_信號.,電,聲,聲音,二、常見傳感器的應用實例 1.與溫度控制相關的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器. 2.紅外傳感器：自動門、家電遙控器、生命探測器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報警器等. 3.照相機中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器等.,4.農業(yè)生產中的傳感器

6、 (1)濕度傳感器：判斷農田的水分蒸發(fā)情況，自動供水或停水. (2)溫度傳感器和濕度傳感器，可對上百個點進行溫度和濕度監(jiān)測.由于有了十分先進可靠的測試技術，有效地減少了霉變現(xiàn)象.,5.工業(yè)生產中的傳感器 (1)生產的自動化和半自動化.用機器人、自動化小車、自動機床、各種自動生產線或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運輸、存儲等工作.各種傳感器使生產的自動運行保持在最佳狀態(tài)，以確保產品質量，提高效率和產量，節(jié)約原材料等. (2)在數(shù)控機床中的位移測量裝置，就是利用高精度位移傳感器進行位移測量，從而實現(xiàn)對零部件的精密加工.,例2關于電子秤中應變式力傳感器說法正確的是() A.應變片是由導體材料制

7、成 B.當應變片的表面拉伸時，其電阻變大，反之變小 C.傳感器輸出的是金屬架上的電壓 D.外力越大，輸出的電壓差值也越大,解析應變片多用半導體材料制成，應變片的表面拉伸時，其電阻變大，反之變小，故選項A錯，B對； 傳感器輸出的是應變片上、下兩表面的電壓差，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也增大，故C錯，D對.,BD,針對訓練2為了鍛煉身體，小明利用所學物 理知識設計了一個電子拉力計，如圖4所示是 原理圖.輕質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起 (彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦不計)，彈簧 勁度系數(shù)為100 N/cm.定值電阻R05 ，ab是一根長為5 cm的均勻電阻絲，阻值R125 ，電源輸出

8、電壓恒為U3 V，理想電流表的量程為00.6 A.當拉環(huán)不受力時，滑片P處于a端.下列關于這個電路的說法正確的是(不計電源內阻)(),圖4,A.小明在電路中連入R0的目的是保護電路 B.當拉環(huán)不受力時，閉合開關后電流表的讀數(shù)為0.1 A C.當拉力為400 N時，電流表指針指在0.3 A處 D.當拉力為400 N時，電流表指針指在0.5 A處,解析若電路無電阻R0，且金屬滑片P在b端時，回路短路損壞電源，R0的存在使電路不出現(xiàn)短路，因此A正確；,答案ABC,例3如圖5是電飯鍋的結構圖，如果感溫磁體的“居里溫度”為103 時，下列說法中正確的是(),圖5,A.常溫下感溫磁體具有較強的磁性 B.當

9、溫度超過103 時，感溫磁體的磁性較強 C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會超 過103 ，這時開關按鈕會跳起 D.常壓下只要鍋內有水，鍋內的溫度就不可能達到103 ，開關按鈕就不會自動跳起,ACD,力傳感器的應用 1.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增 大而減小，在升降機中將重物放在 壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖6 甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化 如圖乙所示，某同學根據電流表的 示數(shù)變化情況推斷升降機的運動狀態(tài)，下列說法中正確的是(),圖6,A.0t1時間內，升降機一定勻速運動 B.0t1時間內，升降機可能減速上升 C.t1t2時間內，升降機可能勻速上升 D.t1t2時間內，升降機可能勻加速上

10、升,解析在0t1時間內，電流恒定，表明壓敏電阻的阻值恒定，則重物對壓敏電阻壓力恒定，則升降機可能處于靜止、勻速運動或勻變速直線運動，故A選項錯誤，B選項正確； t1t2時間內，電流在增加，表明壓敏電阻的阻值在減小，則重物對壓敏電阻的壓力在增大，故不可能做勻速運動或勻加速運動，C、D兩項都錯. 答案B,溫度傳感器的應用 2.傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調機在室內溫度達到設定的溫度后，會自動停止工作，空調機內使用的傳感器是() A.生物傳感器B.紅外傳感器 C.溫度傳感器 D.壓力傳感器,C,3.如圖7所示是自動調溫式電熨斗，下列說法正確的是(),圖7,A.常溫時上、下觸點是接觸的 B.雙金屬片溫度升高時，上金屬片形變 較大，雙金屬片將向下彎曲 C.原來溫度控制在80 斷開電源，現(xiàn)要 求60 斷開電源，應使調溫旋鈕下移一些 D.由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應使調溫旋鈕下移一些,解析常溫工作時，上、下觸點是接通的，當溫度升高時，上金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源.斷開溫度要升高則應使調溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯. 答案ABD,光傳感器的應用 4.如圖8為煙霧散射式火災報警器