物理：6.2《传感器的应用(一)》.ppt

学习目标,1了解力传感器在电子秤上的应用。 2了解温度传感器在电熨斗、电饭锅上的应用。 3了解光传感器在火灾报警器上的应用 重点、难点 各种传感器的应用原理及结构。,传感器应用的一般模式,1.电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的?,2.简述力传感器的工作原理.,装置:力传感器 元件:金属梁和应变片,一、力传感器的应用电子秤,两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化,3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？,练习1. 关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 （ ） A.应变片常用半导体材料制成 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上的电压 D.外力越大，输出的电压差值也越大,ABD,原理:热胀冷缩 常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。,(1)双金属片温度传感器,二、温度传感器的应用:,思考：双金属片温度传感器的作用是什么？,作用：控制电路的通断。,电烫斗的构造：,(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用,思考与讨论： 常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？,思考与讨论： 熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？,答：熨烫棉麻衣物和熨 烫丝绸衣物需要设定不同的 温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的,阅读教材第59页第1段，回答问题: (1)电饭锅中使用的温度传感器的主要元件是什么？ (2)感温铁氧体的组成物质是什么？ (3)感温铁氧体有何特点？ (4)什么是“居里点”？,答:(1)感温铁氧体.,(2)氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成.,(3)常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引。温度达到约103时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。,(4)使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫居里温度.,4.电饭锅,构造,工作原理:,(1)开始煮饭时为什么要压下 开关按钮?手松开后这个按 钮是否会恢复到图示的状态? 为什么? (2)煮饭时水沸腾后锅内是否 会大致保持一定的温度?为什么? (3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变 化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作? (4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电?,答:(1)开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。,(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度?为什么?,答:(2)水沸腾后,由于锅内保持1000C不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热.故锅内大致保持1000C不变.,(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？,答:(3)饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,当温度升至“居里点1030C”时,感温磁体失去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停止加热,(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电?,答:(4)如果用电饭锅烧水,水沸腾后,锅内保持1000C不变,温度低于“居里点1030C” ,电饭锅不能自动断电.只有水烧干后,温度升高到1030C才能自动断电.,叙述电饭锅的工作过程?,开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持1000C不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点1030C”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热,四、光传感器的应用-烟雾散射式火灾报警器,阅读教材第61页，思考并回答问题:,(1)烟雾散射火灾报警器的组成?,(2)烟雾散射火灾报警器的 工作原理?,工作原理:报警器带孔的罩子内装有 发光二极管LED、光电三极管和不透 明的挡板.平时,光电三极管收不到 LED发出的光,呈现高电阻状态烟 雾进入罩内后对光有散射作用，使 部分光线照射到光电三极管上，其 电阻变小与传感器连接的电路检 测出这种变化，就会发出警报,来自BBC的报道，日本大阪大学科学家日前发明出一种完全具有人类女性外貌的机器人 “ Repliee Q1”.“她”能眨眼,说话,做手势,甚至呼吸！皮肤则由类似人类皮肤的硅化物覆盖。,【例1】如图甲为在温度为100C左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20k，R2=10 k，R3=40 k，Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当 a、b端电压 Uab0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_0C,【例2】图示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是 ，小车速度的表达式为v= ；行程的表达式为= 。,思考与讨论： 1、应该把恒温箱中的加热器接在 A、B 还是 C、D 之间呢？ 2、要使箱内温度保持100，可变电阻R值应调节多大？,温度传感器的应用: 恒温箱,加速度计,例2. 惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。1.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度 （ ） A. 方向向左，大小为 k S/m B方向向右，大小为 k S/m C方向向左，大小为 2k S/m D. 方向向右，大小为 2k S/m,D,2. 若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上，当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a 的函数关系式。,解：a=2kS/m, S=ma/2k,U=U0 Rx / R = U0 S / L,=maU0 / 2kL,=mU0 a / 2kLa,练习1：如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(1030C)时会自动断开,S2是一个自动温控开关,当温度低于约700C时会自动闭合,温度高于800C时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,黄灯是保温状态时的指示灯,限流电阻R1R2500,加热电阻丝R350,两灯电阻不计 (1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温过程) (2)简要回答,如果不闭合开 关S1,电饭煲能将饭煮熟吗? (3)计算加热和保温两种状 态下,电饭煲的消耗功率之比.,12:1,练习：计算机光驱的主要部件是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时,激光头利用光敏电阻自动计数将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再