《高中物理 第2節(jié) 傳感器的應用課件 新人教版選修32》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第2節(jié) 傳感器的應用課件 新人教版選修32（35頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、第六章第六章 傳感器傳感器 第第2節(jié)傳感器的應用節(jié)傳感器的應用 欄目鏈接欄目鏈接微型傳感器微型傳感器微型傳感器是由亞微米至亞毫米范圍內的電子元件和微型傳感器是由亞微米至亞毫米范圍內的電子元件和機械元件制成的，將傳感、處理、執(zhí)行諸功能融為一體的機械元件制成的，將傳感、處理、執(zhí)行諸功能融為一體的微機電系統(tǒng)微型傳感器尺寸小，集成化程度高，功能強微機電系統(tǒng)微型傳感器尺寸小，集成化程度高，功能強大它使人類獲取信息并進行相應控制的工作可深入到微大它使人類獲取信息并進行相應控制的工作可深入到微米量級的空間中進行如今，智能傳感器和微型傳感器已米量級的空間中進行如今，智能傳感器和微型傳感器已廣泛用于生活、生產、
2、軍事、科研等各個領域例如：廣泛用于生活、生產、軍事、科研等各個領域例如：人體消化道智能診查系統(tǒng)：它包括一粒微型探測膠囊人體消化道智能診查系統(tǒng)：它包括一粒微型探測膠囊和便攜式體外接收存儲裝置、體外超聲控測定位裝置、體和便攜式體外接收存儲裝置、體外超聲控測定位裝置、體外數據處理系統(tǒng)外數據處理系統(tǒng) 欄目鏈接欄目鏈接患者服用一粒微型探測膠囊，該膠囊從上到下經過整個消患者服用一粒微型探測膠囊，該膠囊從上到下經過整個消化道時，就會將各段消化道的壓力、溫度、化道時，就會將各段消化道的壓力、溫度、pHpH值等參數記值等參數記錄下來并傳輸給體外接收與處理系統(tǒng)這種檢查不會給患錄下來并傳輸給體外接收與處理系統(tǒng)這種檢
3、查不會給患者造成創(chuàng)傷者造成創(chuàng)傷 “ “螞蟻螞蟻”探測器：每只探測器：每只“螞蟻螞蟻”探測器的大小與大胡探測器的大小與大胡桃相當，質量僅桃相當，質量僅29 g29 g，通常帶有，通常帶有4 4個光傳感器、個光傳感器、4 4個紅外接個紅外接收器，以及防撞傳感器、防傾斜傳感器和探測收器，以及防撞傳感器、防傾斜傳感器和探測“食物食物”存存在的傳感器它可用于搜索炸彈在的傳感器它可用于搜索炸彈 欄目鏈接欄目鏈接“蒼蠅蒼蠅”導彈：它的體形如同蒼蠅般大小，能不停導彈：它的體形如同蒼蠅般大小，能不停地飛行幾個小時，速度高達地飛行幾個小時，速度高達20 km/h.20 km/h.它能垂直升降，急速它能垂直升降，急
4、速調頭，懸停于空中，調頭，懸停于空中，“隱身隱身”潛伏，收發(fā)微波信息當將潛伏，收發(fā)微波信息當將超微型竊聽、竊看裝置粘在超微型竊聽、竊看裝置粘在“蒼蠅蒼蠅”導彈背上后，就可進導彈背上后，就可進行偵察行偵察傳感器的使用，特別是智能傳感器和微型傳感器的傳感器的使用，特別是智能傳感器和微型傳感器的開發(fā)、利用，使人類收集信息的能力得到極大的擴展和延開發(fā)、利用，使人類收集信息的能力得到極大的擴展和延伸，獲取信息的手段更方便、更快捷，涉及領域更廣闊、伸，獲取信息的手段更方便、更快捷，涉及領域更廣闊、更深入更深入 欄目鏈接欄目鏈接世界各國都非常重視傳感器在信息技術中的作用，世界各國都非常重視傳感器在信息技術中
5、的作用，將傳感器技術列為重點發(fā)展的尖端技術，我國從事傳感將傳感器技術列為重點發(fā)展的尖端技術，我國從事傳感器研究的單位就有幾千個器研究的單位就有幾千個 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接1 1在力傳感器中的應變片是一種敏感元件，多用半導在力傳感器中的應變片是一種敏感元件，多用半導體材料制成應變片能夠把形變這個力學量轉換為體材料制成應變片能夠把形變這個力學量轉換為_這這個電學量個電學量2 2自動控溫的電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，這自動控溫的電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是種傳感器的作用是_3 3電飯鍋中溫度傳感器的主要元件是感溫鐵氧體，它電飯鍋中溫度傳感器的主要元件是感溫鐵氧
6、體，它的特點是：的特點是：_具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但_時，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸時，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引引電壓電壓控制電路的通斷控制電路的通斷常溫下常溫下溫度上升到約溫度上升到約103 欄目鏈接欄目鏈接這個溫度稱為該材料的這個溫度稱為該材料的_或或_ 4 4溫度傳感器可以把溫度轉化為溫度傳感器可以把溫度轉化為_，由指針，由指針式儀表或數字式儀表顯示出來式儀表或數字式儀表顯示出來 5 5有一種火災報警器是利用煙霧對光的散射來工作有一種火災報警器是利用煙霧對光的散射來工作的煙霧進入罩內后對光有散射作用，使部分光線照射到的煙霧進入罩內后對光有散射作
7、用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻光電三極管上，其電阻_居里溫度居里溫度居里點居里點電信號電信號減小減小 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接一、傳感器應用的一般模式一、傳感器應用的一般模式 欄目鏈接欄目鏈接二、力傳感器的應用二、力傳感器的應用電子秤電子秤1 1應變式力傳感器應變式力傳感器(1)(1)組成：由金屬梁和應變片組成組成：由金屬梁和應變片組成 欄目鏈接欄目鏈接(2)(2)工作原理：如上圖所示，彈簧鋼制成的梁形元件工作原理：如上圖所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，右端固定， 在梁的上下表面各貼一個應變片，在梁的自在梁的上下表面各貼一個應變片，在梁的自由端施力由端
8、施力F F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應變片的電阻變大，下表面電阻變小表面應變片的電阻變大，下表面電阻變小F F越大，彎曲形越大，彎曲形變越大，應變片的阻值變化越大如果讓應變片中通過的變越大，應變片的阻值變化越大如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上面應變片兩端的電壓變大，下面應電流保持恒定，那么上面應變片兩端的電壓變大，下面應變片兩端的電壓變小傳感器把這兩個電壓的差值輸變片兩端的電壓變小傳感器把這兩個電壓的差值輸出外力越大，輸出的電壓差值也就越大出外力越大，輸出的電壓差值也就越大 欄目鏈接欄目鏈接2 2測定壓力的電容式傳感器測定壓
9、力的電容式傳感器 欄目鏈接欄目鏈接如上圖所示，當待測壓力如上圖所示，當待測壓力F作用于可動膜片電極上時，作用于可動膜片電極上時，可使膜片產生形變，從而引起電容的變化，如果將電容器與可使膜片產生形變，從而引起電容的變化，如果將電容器與靈敏電流表、電源串聯，組成閉合電路，當靈敏電流表、電源串聯，組成閉合電路，當F向上壓膜片電向上壓膜片電極時，電容器的電容將增大，電流表有示數極時，電容器的電容將增大，電流表有示數例例1 1( (雙選雙選) )關于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的關于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的是是( () )A A應變片是由導體材料制成應變片是由導體材料制成B B當應變片的表
10、面拉伸時，其電阻變大；反之，變小當應變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小C C傳感器輸出的是應變片上的電壓傳感器輸出的是應變片上的電壓D D外力越大，輸出的電壓差值也越大外力越大，輸出的電壓差值也越大答案：答案：BD 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移1 1利用傳感器和計算機可以研究快速變化的力的大利用傳感器和計算機可以研究快速變化的力的大小實驗時，把圖甲中的小球舉高到繩子的懸點小實驗時，把圖甲中的小球舉高到繩子的懸點O O處，然處，然后讓小球自由下落用這種方法獲得的彈性繩的拉力隨時后讓小球自由下落用這種方法獲得的彈性繩的拉力隨時間的變化圖線如圖乙所示根據圖線所提供的信息，以下間的變化圖
11、線如圖乙所示根據圖線所提供的信息，以下判斷正確的是判斷正確的是( () ) 欄目鏈接欄目鏈接A At t2 2時刻小球所處位置是運動中最高點時刻小球所處位置是運動中最高點B Bt t1 1t t2 2期間小球速度先增大后減小期間小球速度先增大后減小C Ct t3 3時刻小球動能最小時刻小球動能最小D Dt t2 2與與t t5 5時刻小球速度大小不同時刻小球速度大小不同解析：解析：小球小球下落的軌跡展開圖如圖所示，下落的軌跡展開圖如圖所示，B處為繩子原長處，處為繩子原長處，C處為小處為小球重力與繩上拉力相等處，球重力與繩上拉力相等處，D處為小球下落的最低點，在處為小球下落的最低點，在Ft圖中，
12、圖中，變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接0t1小球在小球在OB間下落，間下落，t1t2小球在小球在BD間下落，間下落，t2t3小小球由球由D回到回到B處，處，t3t4小球在小球在BO間上升，而后下落至間上升，而后下落至B點由點由Ft圖知，小球在圖知，小球在t2時刻下落到最大距離，然后最大時刻下落到最大距離，然后最大距離在逐漸減小，由以上分析知，小球的最大速度出現距離在逐漸減小，由以上分析知，小球的最大速度出現在在C點，對應于點，對應于t1t2之間，之間，A錯，錯，B對，小球動能最小出對，小球動能最小出現在現在t2時刻或時刻或t3t4間某時刻，間某時刻，C錯誤錯誤t2和和t5分別對應小球分別
13、對應小球先后兩次下落過程中經過最低點的時刻，速度大小為零，先后兩次下落過程中經過最低點的時刻，速度大小為零，D錯誤正確選項為錯誤正確選項為B.答案：答案：B變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接三、溫度傳感器的應用三、溫度傳感器的應用電熨斗電熨斗1 1溫度傳感器溫度傳感器由半導體材料制成的熱敏電阻和金屬熱電阻均可制由半導體材料制成的熱敏電阻和金屬熱電阻均可制成溫度傳感器，它可以把熱信號轉換為電信號進行自動成溫度傳感器，它可以把熱信號轉換為電信號進行自動控制控制2 2電熨斗的構造電熨斗的構造 欄目鏈接欄目鏈接3 3電熨斗的自動控溫原理電熨斗的自動控溫原理其內部裝有雙金屬片溫度傳感器，如圖所示其內
14、部裝有雙金屬片溫度傳感器，如圖所示常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數不同，上部金屬膨脹大，下部由于雙金屬片受熱膨脹系數不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作用用 欄目鏈接欄目鏈接例例2 2 在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是在家用電熱
15、滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC PTC 元件，元件，PTCPTC元件是由鈦酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其元件是由鈦酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其電阻率電阻率隨溫度隨溫度t t的變化關系如圖所示，由于這種特性，的變化關系如圖所示，由于這種特性，PTCPTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能對此，以下判斷正確的元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能對此，以下判斷正確的是是( () ) 欄目鏈接欄目鏈接通電后，其電功率先增大，后減小通電后，其電功率先增大，后減小通電后，其電功率先減小，后增大通電后，其電功率先減小，后增大當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t
16、t1 1不變不變當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t t1 1和和t t2 2之間的某一值不變之間的某一值不變A A B B C C D D 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：當電熱滅蚊器溫度由當電熱滅蚊器溫度由0 0升到升到t t1 1的過程中，電阻器的過程中，電阻器的電阻率的電阻率隨溫度升高而減小，其電阻隨溫度升高而減小，其電阻R R隨之減小，由于加在隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓滅蚊器上的電壓U U保持不變，滅蚊器的熱功率保持不變，滅蚊器的熱功率P P隨之增大，當隨之增大，當t tt t1 1時，時，P PP P1 1達到最大當溫度由達到
17、最大當溫度由t t1 1升高到升高到t t2 2的過程中的過程中 增增大，大，R R增大，增大，P P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別減小；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P P也就越也就越大；因此在這之間的某一溫度大；因此在這之間的某一溫度t t3 3會有會有P PP P3 3 P P，即電熱功，即電熱功率率P P減小到等于散熱功率時，即達到保溫；當減小到等于散熱功率時，即達到保溫；當t t P P，使溫度自動升高到使溫度自動升高到t t3 3；當；當t t t t3 3，P P P P，使溫度
18、自動降為，使溫度自動降為t t3 3，實現自動保溫實現自動保溫答案：答案：D D 欄目鏈接欄目鏈接四、溫度傳感器的應用四、溫度傳感器的應用電飯鍋電飯鍋1 1感溫鐵氧體感溫鐵氧體(1)(1)組成：氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結而組成：氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結而成成(2)(2)特點：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫特點：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達到約度達到約103103，失去鐵磁性，失去鐵磁性(3)(3)居里點：又稱居里溫度，即指居里點：又稱居里溫度，即指103.103.2 2電飯鍋的結構如下圖所示電飯鍋的結構如下圖所示 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接3 3電飯
19、鍋的工作原理電飯鍋的工作原理開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態(tài)，則觸點接通，相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態(tài)，則觸點接通，電熱板通電加熱，飯熟后，水分被吸收，當溫度上升到居電熱板通電加熱，飯熟后，水分被吸收，當溫度上升到居里溫度時，感溫磁體失去磁性，開關便會自動斷開里溫度時，感溫磁體失去磁性，開關便會自動斷開例例3 3 下圖是電飯煲的電路圖，下圖是電飯煲的電路圖，S S1 1是一個磁鋼限溫開關，是一個磁鋼限溫開關，手動閉合后，當此開關溫度達到居里點手動閉合后，當此開關溫度達到居里點(103)(
20、103)時，會自動時，會自動斷開，且不能自動閉合斷開，且不能自動閉合 欄目鏈接欄目鏈接S S2 2是一個雙金屬片自動控溫開關，當溫度低于是一個雙金屬片自動控溫開關，當溫度低于7070時，會時，會自動閉合；溫度高于自動閉合；溫度高于8080時，會自動斷開紅燈是加熱指時，會自動斷開紅燈是加熱指示燈，黃燈是保溫指示燈，分流電阻示燈，黃燈是保溫指示燈，分流電阻R R1 1R R2 2500 500 ，加，加熱電阻絲熱電阻絲R R3 350 50 ，兩燈電阻不計，兩燈電阻不計 欄目鏈接欄目鏈接(1)(1)分析電飯煲的工作原理；分析電飯煲的工作原理；(2)(2)計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功計
21、算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比；率之比；(3)(3)如果不閉合開關如果不閉合開關S S1 1，能將飯煮熟嗎？，能將飯煮熟嗎？解析：解析：(1)(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，電飯煲盛上食物后，接上電源，S S2 2自動閉自動閉合，同時手動閉合合，同時手動閉合S S1 1，這時黃燈被短路不亮，紅燈亮，電，這時黃燈被短路不亮，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)加熱到飯煲處于加熱狀態(tài)加熱到8080時，時，S S2 2自動斷開，自動斷開，S S1 1仍閉仍閉合水燒干后，溫度升高至合水燒干后，溫度升高至103103時，開關時，開關S S1 1自動斷開，這自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處
22、于保溫狀態(tài)由于散熱，時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于散熱，待溫度降至待溫度降至7070時，時，S S2 2自動閉合，自動閉合， 欄目鏈接欄目鏈接電飯煲重新加熱；溫度達到電飯煲重新加熱；溫度達到8080時，時，S S2 2又自動斷開，再又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)次處于保溫狀態(tài) 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移2小強在用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現恒溫箱的溫度持續(xù)小強在用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制經檢查，恒溫箱的控制器沒有故升高，無法自動控制經檢查，恒溫箱的控制器沒有故障參照下圖，下列對故障判斷正確的是障參照下圖，下列對故障判斷正確的是() 欄目鏈接欄目鏈接
23、A A只可能是熱敏電阻出現故障只可能是熱敏電阻出現故障B B只可能是溫度設定裝置出現故障只可能是溫度設定裝置出現故障C C熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現故障熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現故障D D可能是加熱器出現故障可能是加熱器出現故障變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接2解析：解析：由題意恒溫箱內溫度持續(xù)升高，說明加熱由題意恒溫箱內溫度持續(xù)升高，說明加熱器沒損壞，不能選器沒損壞，不能選D.無法自動控制，而經檢查控制器又沒無法自動控制，而經檢查控制器又沒有故障，說明控制器沒問題熱敏電阻或溫度設定裝置出有故障，說明控制器沒問題熱敏電阻或溫度設定裝置出現故障都能使溫度持續(xù)升高，在沒有確定條件
24、下選現故障都能使溫度持續(xù)升高，在沒有確定條件下選C而不而不選選A、B.答案：答案：C變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接四、光傳感器的應用四、光傳感器的應用火災報警器火災報警器如上圖所示為利用煙霧對光的散射來工作的一種火災如上圖所示為利用煙霧對光的散射來工作的一種火災報警器結構的原理圖，其工作原理是：帶孔的罩內裝有發(fā)報警器結構的原理圖，其工作原理是：帶孔的罩內裝有發(fā)光的二極管光的二極管LEDLED、光電三極管和不透明的擋板平時，光電、光電三極管和不透明的擋板平時，光電三極管收不到三極管收不到LEDLED發(fā)出的光，發(fā)出的光， 欄目鏈接欄目鏈接呈現高電阻狀態(tài)煙霧進入罩內后對光有散射作用，使呈現高
25、電阻狀態(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，其電阻變小，與傳感器部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報 例例4 4如下圖所示，電源兩端的電壓恒定，如下圖所示，電源兩端的電壓恒定，L L為小燈為小燈泡，泡，R R為光敏電阻，為光敏電阻，LEDLED為發(fā)光二極管為發(fā)光二極管( (電流越大，發(fā)出的電流越大，發(fā)出的光越強光越強) )，且，且R R與與LEDLED距離不變，下列說法正確的是距離不變，下列說法正確的是( () ) 欄目鏈接欄目鏈接A A當滑動觸頭當滑動觸頭P P向左移動時，向左移動
26、時，L L消耗的功率增大消耗的功率增大B B當滑動觸頭當滑動觸頭P P向左移動時，向左移動時，L L消耗的功率減小消耗的功率減小C C當滑動觸頭當滑動觸頭P P向右移動時，向右移動時，L L消耗的功率可能不變消耗的功率可能不變D D無論怎樣移動觸頭無論怎樣移動觸頭P P，L L消耗的功率都不變消耗的功率都不變解析：解析：電源電壓恒定，也就是說，并聯電路兩端的電壓電源電壓恒定，也就是說，并聯電路兩端的電壓恒定，當滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強，恒定，當滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強，光敏電阻的阻值變小，所以電流變大，則光敏電阻的阻值變小，所以電流變大，則L L的功率變大的功率變大答案：答案：A A 欄目鏈接欄目鏈接
高中物理 第2節(jié) 傳感器的應用課件 新人教版選修32
