2016-2017学年高中物理 第3章 传感器 第3节 传感器的应用课件 粤教版选修3-2

第三 节 传 感器的 应 用 1 (多 选 )传 感器担 负 着信息采集的任 务 ，其工作 过 程可能是 ( ) A将力学量 (如形 变 量 )转变 成 电 学量 B将 热 学量 转变 成 电 学量 C将 电 学量 转变 成光学量 D将 电 学量 转变 成力学量 【 答案 】 AB 课 前 自主学 习 2光敏 电 阻的阻 值 随着入射光 强 度的增加而 _由 于它 对 光照比 较 敏感，所以它可以作 _传 感器 【 答案 】 减小 光 电 3金属的 电 阻率随温度的升高而 _用金属 丝 可以 制作 _传 感器，称 为 _ 【 答案 】 增大 温度 热电 阻 4与金属不同的是，有些半 导 体的 导电 能力随温度的升高而 _，故可以用半 导 体材料制作 _ 【 答案 】 增 强 热 敏 电 阻 5与 热 敏 电 阻相比，金属 热电 阻的 _好， 测 温范 围 _，但 _较 差 【 答案 】 化学 稳 定性 大 灵敏度 6半 导 体材料受到光照或者温度升高 时 ，会有更多的 _获 得能量成 为 _，同 时 也形成更多 的 _，于是 _明 显 地增 强 【 答案 】 电 子 自由 电 子 空穴 导电 性 7 电 熨斗装有 _ _传 感器，其作用是 _. 【 答案 】 双金属片温度 控制 电 路的通断 8温度 传 感器的核心元件是 _，它 具有将 _转 化 为 _的性 质 【 答案 】 热 敏 电 阻 温度 电 阻 一、生活中的传感器 1温度传感器的应用：电饭煲、 _、 _、 _、消毒碗柜等与温 度相关的家用电器 2红外线控制器的应用： _、 _、生命探测仪、 _以及防盗、防火报警器等 3光敏传感器的应用： _. 4压力传感器的应用： _. 电 冰箱 微波炉 空 调 机 自 动门 家 电 遥控器 非接触 红 外 测 温 仪 照相机 电 子秤 二、农业生产中的传感器 传 感器广泛 应 用于耕种、栽培、收割、运 输 、排灌等 过 程的 自 动 控制，例如： 1无人管理的自 动 灌 溉 系 统 ，用到了 _传 感器 2自 动 化温室种植用到了 _传 感器 3 现 代粮 库 采用了 _传 感器和 _传 感器 温度 温度 温度 温度 三、工业生产中的传感器 1机器人、 _、 _，各种自 动 生 产线 或 者系 统 中，用到了各种 传 感器 2生 产 的安全 设 施中，用 传 感器 监 控关 键 部位，随 时发现 _ 3自 动 控制系 统 中的 检测环节 ，用 传 感器 对 被控 对 象 进 行 _ 自 动 化小 车 自 动 机床 安全 隐 患 精确 检测 四、飞向太空的传感器 1航空中， 飞 机能利用 传 感器 给 出所在高度与 _的 差 值 2运 载 火箭、 载 人 飞 船中， 应 用了大量的 传 感器供遥 测 和 _系 统 使用 载 人 飞 船中 还 使用了一 类测 量航天 员 各种 生理状况的 _传 感器 给 定高度 遥控 生理 为 什么人 们说传 感器就像人的眼睛、耳 朵 ？ 【 答案 】 从感知外界信息角度理解，人的眼睛、耳 朵 不断 为 我 们 收集外界信息，并通 过 神 经 系 统 将信号 传 送到大 脑 ，而 传 感 器的敏感元件，也感受外界的相关 变 化，并将其 转 化 为电 信 号， 传 送 给 下一 级 装置分析、 执 行 . 1 传 感器 应 用 过 程分析 传 感器的 应 用 过 程分 为 三个步 骤 ： (1)信息采集 (2)信息加工、放大、 传输 (3)利用所 获 得的信息 执 行某种操作 课 堂 优 化整合 2分析 传 感器 问题 要注意的三点 (1)传 感器感受的是哪种物理量 传 感器感受到的物理量主要有 ：力、 热 、磁、光等 (2)敏感元件有何特性，敏感元件怎 样 将所感受到的物理量 转换 为电 学量 敏感元件各不相同，但都是 对 某种物理量敏感，并直接或通 过 电 路将所感受到的信息 转换为电 学量，在分析中既要注意元件 的敏感特性，又要注意 电 路特点，要明确 转换 前后非 电 学量与 电 学量 间 的定量关系 (3)执 行机构怎 样 根据 传 感器所提供的 电 学信息 进 行工作 传 感器的 应 用，不 仅 包含非 电 学量向 电 学量的 转 化 过 程， 还 包 含根据所 获 信息控制 执 行机构 进 行工作的 过 程 以力 传 感器 为 例： 传 感器感受力的信息 (如大小、方向是否 变 化等 )后 转 化 为电 压 、 电 流、 电 阻等 电 学量，然后 经过 放大， 传输 到 执 行机构 进 行某种操作 (如借助 继电 器控制 电 路通断，借助 仪 表 进 行 显 示等 ) 以光 传 感器 为 例： 光 传 感器感受光的信息 (如光的 强 弱、 颜 色等 )通 过 敏感元件 ( 如光敏 电 阻、光 电 池等 )将光的信息 转 化 为电 阻、 电 流等 电 学 量，然后 经过 放大， 传输 到 执 行机构后 执 行某种操作 压 敏 电 阻的阻 值 随所受 压 力的增大而减小，有 位同学利用 压 敏 电 阻 设计 了判断小 车 运 动 状 态 的装置，其工 作原理如 图 甲所示，将 压 敏 电 阻和一 块挡 板固定在 绝缘 小 车 上，中 间 放置一个 绝缘 重球，小 车 向右做直 线 运 动过 程中， 电 流表示数如 图 乙所示，下列判断正确的是 ( ) 例 1 甲 乙 A从 t1到 t2时间 内，小 车 做匀速直 线 运 动 B从 t1到 t2时间 内，小 车 做匀加速直 线 运 动 C从 t2到 t3时间 内，小 车 做匀速直 线 运 动 D从 t2到 t3时间 内，小 车 做匀加速直 线 运 动 解析： 由 压 敏 电 阻的特点知， t1 t2时间 内 电 流 I均匀增大，所以 压 敏 电 阻所受的 压 力增大，故小 车 做加速度增大的 变 加速运 动 t2 t3时间 内， 电 流不 变 ， 说 明小 车 做匀加速直 线 运 动 ，故 D正确 答案： D 1 (2016青浦一模 )酒精 测试仪 用于 对 机 动车驾驶 人 员 是否 酒后 驾车 及其他 严 禁酒后作 业 人 员 的 现场检测 ，它利用的是 一种二氧化 锡 半 导 体型酒精气体 传 感器酒精气体 传 感器的 电 阻随酒精气体 浓 度的 变 化而 变 化，在如 图 所示的 电 路中， 不同的酒精气体 浓 度 对应 着 传 感器的不同 电 阻， 这样 ， 显 示 仪 表的指 针 就与酒精气体 浓 度有了 对应 关系如果二氧化 锡 半 导 体型酒精气体 传 感器 电 阻 r的倒数与酒精气体的 浓 度 c成 正比，那么， 电压 表示数 U与酒精气体 浓 度 c之 间 的 对应 关系 正确的是 ( ) A U越大，表示 c越小， c与 U成反比 B U越大，表示 c越小，但 c与 U不成反比 C U越大，表示 c越大， c与 U成正比 D U越大，表示 c越大，但 c与 U不成正比 【 答案 】 D 1力 传 感器的 应 用 电 子秤 (1)力 传 感器的 组 成：由金属梁和 应变 片 组 成 (2)作用：将物体的形 变这 个力学量 转换为电压这 个 电 学量， 方便 测 量、 处 理和控制 2温度 传 感器的 应 用 (1)电 熨斗：由半 导 体材料制成的 热 敏 电 阻和金属 热电 阻均可 制成温度 传 感器，它可以把温度信号 转换为电 信号 进 行自 动 控制 (2)电饭锅 ：它的主要元件感温 铁 氧体是用氧化 锰 、氧化 锌 和 氧化 铁 粉末混合 烧结 而成的 它的特点是：常温下具有 铁 磁性，能被磁体吸引，但是温度上 升到 约 103 时 ，就失去了 铁 磁性，不能被磁体吸引了 3光 传 感器的 应 用 火灾 报 警器 如 图 所示 为 利用烟 雾对 光的散射来工作的一种火灾 报 警器， 其工作原理是： 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 压 敏 电 阻的阻 值 随所受 压 力的增大而减小，在 升降机中将重物放在 压 敏 电 阻上， 压 敏 电 阻接在如 图 甲所示 的 电 路中， 电 流表示数 变 化如 图 乙所示，某同学根据 电 流表 的示数 变 化情况推断升降机的运 动 状 态 ，下列 说 法中正确的 是 ( ) 例 2 甲 乙 A 0 t1时间 内，升降机一定匀速运 动 B 0 t1时间 内，升降机可能减速上升 C t1 t2时间 内，升降机可能匀速上升 D t1 t2时间 内，升降机可能匀加速上升 解析： 在 0 t1时间 内， 电 流恒定，表明 压 敏 电 阻的阻 值 恒定， 则 重物 对压 敏 电 阻 压 力恒定， 则 升降机可能 处 于静止、匀速 运 动 或匀 变 速直 线 运 动 ，故 A选项错误 ， B选项 正确； t1 t2 时间 内， 电 流在增加，表明 压 敏 电 阻的阻 值 在减小， 则 重物 对压 敏 电 阻的 压 力在增大，故不可能做匀速运 动 或匀加速运 动 ， C、 D两 项 都 错 答案： B 2 (多 选 )如 图 所示是自 动调 温式 电 熨斗，下列 说 法正确的是 ( ) A常温 时 上下触点是接触的 B双金属片温度升高 时 ，上金属片形 变较 大，双金属片将向 下弯曲 C原来温度控制在 80 断开 电 源， 现 要求 60 断开 电 源， 应 使 调 温旋 钮 下移一些 D由熨 烫丝绸 衣物状 态转 化 为 熨 烫 棉麻衣物状 态 ， 应 使 调 温旋 钮 下移一些 【 答案 】 ABD 【 解析 】 常温工作 时 ，上下触点是接通的，当温度升高 时 ，上 层 金属片形 变 大，向下弯曲，切断 电 源，由熨 烫丝绸 衣物状 态 转 化 为 熨 烫 棉麻衣物状 态 ，提高切断温度， 则应 使 调 温旋 钮 下移一些， A、 B、 D对 ， C错 红 外 线传 感器在科学技 术 和 现 代生活中有着广泛的 应 用，它 是光 传 感器的一种，常 见应 用包括光 计 数、光 计时 、光 测 量 、光控制等 1 红 外 线传 感器的工作原理 任何物 质 ，只要它具有一定的温度 (高于 绝对 零度 )都能 辐 射 红 外 线 ；且温度不同的物体 辐 射出的 红 外 线 波 长 不同，探 测 器 的敏感元件接收到物体 发 出的 红 外 线 ，并将其 转 化成 电压 信 号 输 出，便可 驱动 各种控制 电 路工作 2 红 外 线传 感器的构成 3 红 外 线传 感器的 应 用 红 外 线传 感器常用于无接触温度 测 量、生命探 测 、火情 监 控 等，在气象 预报 、 卫 星遥感、医学、 军 事等 领 域都有广泛 应 用 4自 动门 上的 红 外 传 感器 人体 辐 射的 红 外 线 波 长为 9 10 m， 传 感器探 测 元件的波 长 灵敏度在 0.2 20 m范 围 内几乎 稳 定不 变 ，在 传 感器 顶 端 开 设 了一个装有 滤 光 镜 片的窗口， 这 个 滤 光片可通 过 光的波 长 范 围为 7 10 m，正好适合于人体 红 外 辐 射的探 测 ，而 对 其他物体 发 出的 红 外 线 全部吸收， 这样 便形成了一种 专门 用 作探 测 人体 辐 射的 红 外 线传 感器 【 特别提醒 】 (1)红 外 线 也是光 线 ，只不 过 用肉眼看不到 (2)不同物 质发 出的 红 外 线 不同物体所 发 出的 红 外 线 的波 长 与温度有关 (3)对红 外 线 敏感的元件 对 其他光 线 不敏感，因此用 这 种元件 的装置可不受其他光 线 的影响 如 图 所示 为 一 实验 小 车 中利用 红 外 线 脉冲 测 量 车 速和行程的装置示意 图 ， A为红 外 线 脉冲源， B为红 外 线 脉冲接收器， 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 红 外 线 脉冲通 过 旋 转齿轮 上 齿 的 间 隙后 变 成脉冲信号，被 B接收并 转换 成 电 信号，由 电 子 电 路 记录 和 显 示 例 3 若 实验显 示 单 位 时间 内的脉冲数 为 n，累 计 脉冲数 为 N， 则 要 测