第二节传感器的应用VIP

1、江苏省溧阳中学高二物理 第二节传感器的应用 编者:杨福松【学习目标】1.了解传感器应用的一般模式2.理解应变式力传感器的应用电子秤的工作原理3.理解温度传感器的应用电熨斗的工作原理4.会用各类传感器（力传感器、声传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路【要点导学】一.应变式力传感器的应用电子秤1.应变式力传感器的构造：它是由和组成，应变片是一种敏感元件，多用制成图6-2-12.应变式力传感器的工作原理如图6-2-1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，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面，下表面，上表面应变片的电阻变，下表面的电阻变F越大，弯曲形变越，应变片的阻值变化

2、就越如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上面应变片两端的电压变，下面应变片两端的电压变因此可得，外力越大，输出的电压差值也就越3.应变力传感器的作用：它能够把转换成二、温度传感器的应用电熨斗1电熨斗的构造（如图6-2-4所示）：它主要由、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成2电熨斗的工作原理：常温下上下触点是，设定温度时，通过调节使弹性铜片下降，与弹性铜片相连接的上触点与接通，这样电路接通，电热丝发热产生热量，温度升高，可以熨烫衣物这时双金属片也由于受热而膨胀，但因双金属片上层金属的膨胀系数下层金属，使双金属片向弯曲，上下触点脱离，电路断开由于电路断开，电热丝不再发热，温度降低，双金属片恢复

3、初态，电路又接通加热不难看出，双金属片温度传感器的作用就是三.温度传感器的应用电饭锅1.电饭锅的内部结构（如图6-3-1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开关按钮、弹簧、内胆底等构成其中为主要元件，它是用、和混合烧结而成的它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到时，就失去性，不能被磁体吸引了该温度在物理学中称为该材料的或2.电饭锅的工作原理：四.光传感器的应用烟雾散射式火灾报警器1.烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有、和不透明的档板2.烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，收不到LED发出的光，呈现状态烟雾进入罩内后对光有作用，使部分光线照射到，其电阻变，与

4、传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警报五.斯密特触发器1在逻辑电路当中，常把电势的高低叫做电平的高低“输出低电平”的意思是，输出端处于 电势的状态2.斯密特触发器是具有 功能的非门，常用符号 表示3当加在斯密特触发器的输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6 V）时，输出端Y会突然从 电平跳到 电平（0.25V），而当输入端A的电压下降到另一个值时侯（0.8V），输出Y从 电平跳到 电平（3.4V）4斯密特触发器可以将 变化的模拟信号转换为 变的数字信号【典型例题】图6-2-6【例1】在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件, PTC元件是由钛酸钠等半导体材料制成的电阻器,其电阻

5、率随温度t的变化关系如图6-2-6所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能,对此,以下判断正确的是A.通电后,其电功率先增大,后减小 B.通电后, 其电功率先减小,后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1和t2之间的某一值不变 图6-2-8【例2】如图6-2-8所示是电熨斗温度自动控制装置.常温时,上、下触点应是分离,还是接触?双金属片温度升高时,那一层形变大?假设原来温度上升到800C时,断开电源,现在要求600C时断开电源,应怎样调节调温旋钮?【例3】如图6-3-3所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行

6、程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮车轮转动时，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，由电路记录和显示若实验显示单位时间的脉冲数n，累积脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据是；小车速度的表达式为V；行程的表达式为s图6-4-1【例4】如图6-4-1所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为,R2=，试分析其工作原理。要使题中路灯在天更暗时才会亮，应该怎样调节R1的阻值？并说明原理。【例5】温度报警器电路如图6-4-2所示，请说明其工作原理。要使例题中的热敏电阻在感测到更

7、高的温度时才报警，应怎样调节R1的阻值？并说明原理。 【分层练习】 班级 姓名 学号 ( )1.下列说法正确的是A应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力B电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件C应变片能把力学量物体形变转换为电学量电压D所有电子秤都应用了应变式力传感器 ( )2.下列说法正确的A电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B常温下，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享C需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D电熨斗中的双金属片是一种半导体材料（ ）3.传感器是一种采集信息的重要器

8、件，图6-2-9是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的A若F向上压膜片电极，电路中有从a和b的电流B若F向上压膜片电极，电路中有从b和a的电流C若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流D若电流表有示数，则说明压力F发生变化图6-2-10( )41999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术如图6-2-10所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情

9、况，则下列叙述中正确的是A电容增大反映h增大B电容增大反映h减少C将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h减小D将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h增大( )5.关于电饭锅，下列说法正确的是A电饭锅中的传感器磁体是一种半导体材料B开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路C用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电D用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电图6-2-116.为解决楼道的照明，在楼道

10、内安装一个传感器与电灯控制电路相接当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为，它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号7如图6-2-11所示，是一种测定角度变化的传感器，当彼此绝缘的金属构成的动片和定片之间的角度发生变化时，试分析传感器是如何将这种变化转化为电学量的?图6-4-48.现有热敏电阻、电路丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和若干导线.如图6-4-4所示，试设计一个控温电路.要求温度低于某一温度时，电路丝自动通电供热，超过某一温度时，又自动断电，画出电路图说明工作原理.9、如图6-3-2是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（10