高中物理 6.2传感器的应用课件 新人教版选修32.ppt

目标定位1 了解传感器在日常生产 生活中的应用 2 理解传感器在电子秤 电熨斗 电饭锅中的应用 3 理解光传感器在鼠标器和火灾报警器中的应用 第2讲传感器的应用 一 传感器应用的一般模式 放大 传感器 电路 转换 二 力传感器的应用 电子秤1 组成 电子秤使用的测力装置是力传感器 常用的一种力传感器是由金属梁和组成的 应变片是一种敏感元件 现在多用半导体材料制成 应变片 2 原理 如图1所示 弹簧钢制成的梁形元件右端固定 在梁的上下表面各贴一个应变片 在梁的自由端施力f 则梁发生弯曲 上表面拉伸 下表面压缩 上表面应变片的变大 下表面应变片的电阻变小 力f越大 弯曲形变越大 应变片的电阻变化就越大 如果让应变片中通过的电流保持恒定 那么上表面应变片两端的电压变大 下表面应变片两端的电压变小 传感器把这两个电压的差值输出 力f越大 输出的电压差值也就越 电阻 大 图1 3 作用 应变片将物体形变这个量转换为这个电学量 力学 电压 三 温度传感器的应用1 电熨斗 1 构造 如图2所示 它主要由调温旋钮 升降螺钉 绝缘支架 触点 双金属片 弹性铜片 电热丝 金属底板等几部分组成 2 敏感元件 双金属片 3 工作原理 温度变化时 由于双金属片上层金属与下层金属的不同 双金属片发生弯曲从而控制电路的通断 图2 膨胀系数 2 电饭锅 1 构造 如图3所示 图3 2 敏感元件 感温铁氧体 3 工作原理 居里温度 感温铁氧体常温下具有铁磁性 温度上升到约时 失去铁磁性 这一温度称为该材料的 居里温度 自动断电原理 用手按下开关通电加热 开始煮饭 当锅内加热温度达到时 铁氧体失去磁性 与永久磁铁失去吸引力 被弹簧片弹开 从而推动杠杆使触点开关断开 103 103 四 光传感器的应用 火灾报警器1 构造 带孔的罩子内装有发光 光电三极管和不透明的挡板 2 工作原理 平时 光电三极管收不到led发出的光 呈现状态 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 其变小 与传感器连接的电路检测出这种变化 就会发出警报 二极管led 高电阻 电阻 一 传感器的工作原理分析分析传感器的工作原理要从以下几个方面进行 1 感受量分析 明确传感器所感受的物理量 如力 热 光 磁 声等 2 输出信号分析 明确传感器的敏感元件 分析它的输入信号及输出信号 以及输入信号与输出信号间的变化规律 3 电路结构分析 认真分析传感器所在的电路结构 在熟悉常用元件工作特点的基础上 分析电路输出信号与输入信号间的规律 例1下列说法中不正确的是 a 话筒是一种常用的声传感器 其作用是将电信号转换为声音信号b 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片c 电子秤所使用的测力装置是力传感器d 热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 解析话筒是声传感器 能将声音信号转换成电信号 故a错 a 针对训练1为解决楼道的照明 在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接 当楼道内有走动而发出声响时 电灯即与电源接通而发光 这种传感器为 传感器 它输入的是 信号 经传感器转换后 输出的是 信号 电 声 声音 二 常见传感器的应用实例1 与温度控制相关的家用电器 电饭煲 电冰箱 微波炉 空调 消毒碗柜等 都用到温度传感器 2 红外传感器 自动门 家电遥控器 生命探测器 非接触红外测温仪以及防盗 防火报警器等 3 照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等 4 农业生产中的传感器 1 湿度传感器 判断农田的水分蒸发情况 自动供水或停水 2 温度传感器和湿度传感器 可对上百个点进行温度和湿度监测 由于有了十分先进可靠的测试技术 有效地减少了霉变现象 5 工业生产中的传感器 1 生产的自动化和半自动化 用机器人 自动化小车 自动机床 各种自动生产线或者系统 代替人完成加工 装配 包装 运输 存储等工作 各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态 以确保产品质量 提高效率和产量 节约原材料等 2 在数控机床中的位移测量装置 就是利用高精度位移传感器进行位移测量 从而实现对零部件的精密加工 例2关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是 a 应变片是由导体材料制成b 当应变片的表面拉伸时 其电阻变大 反之变小c 传感器输出的是金属架上的电压d 外力越大 输出的电压差值也越大 解析应变片多用半导体材料制成 应变片的表面拉伸时 其电阻变大 反之变小 故选项a错 b对 传感器输出的是应变片上 下两表面的电压差 并且随着外力的增大 输出的电压差值也增大 故c错 d对 bd 针对训练2为了锻炼身体 小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计 如图4所示是原理图 轻质弹簧右端和金属滑片p固定在一起 弹簧的电阻不计 p与r1间的摩擦不计 弹簧劲度系数为100n cm 定值电阻r0 5 ab是一根长为5cm的均匀电阻丝 阻值r1 25 电源输出电压恒为u 3v 理想电流表的量程为0 0 6a 当拉环不受力时 滑片p处于a端 下列关于这个电路的说法正确的是 不计电源内阻 图4 a 小明在电路中连入r0的目的是保护电路b 当拉环不受力时 闭合开关后电流表的读数为0 1ac 当拉力为400n时 电流表指针指在0 3a处d 当拉力为400n时 电流表指针指在0 5a处 解析若电路无电阻r0 且金属滑片p在b端时 回路短路损坏电源 r0的存在使电路不出现短路 因此a正确 答案abc 例3如图5是电饭锅的结构图 如果感温磁体的 居里温度 为103 时 下列说法中正确的是 图5 a 常温下感温磁体具有较强的磁性b 当温度超过103 时 感温磁体的磁性较强c 饭熟后 水分被大米吸收 锅底的温度会超过103 这时开关按钮会跳起d 常压下只要锅内有水 锅内的温度就不可能达到103 开关按钮就不会自动跳起 acd 力传感器的应用1 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6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 图6 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 温度传感器的应用2 传感器的种类多种多样 其性能也各不相同 空调机在室内温度达到设定的温度后 会自动停止工作 空调机内使用的传感器是 a 生物传感器b 红外传感器c 温度传感器d 压力传感器 c 3 如图7所示是自动调温式电熨斗 下列说法正确的是 图7 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 解析常温工作时 上 下触点是接通的 当温度升高时 上金属片形变大 向下弯曲 切断电源 断开温度要升高则应使调温旋钮下移一些 a b d对 c错 答案abd 光传感器的应用4 如图8为烟雾散射式火灾报警器 它主