高中物理 第3章 傳感器 第3節(jié) 傳感器的應(yīng)用課件 粵教版選修3-2.ppt

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第三節(jié)傳感器的應(yīng)用 1 多選 傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù) 其工作過(guò)程可能是 A 將力學(xué)量 如形變量 轉(zhuǎn)變成電學(xué)量B 將熱學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量C 將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成光學(xué)量D 將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成力學(xué)量 答案 AB 課前 自主學(xué)習(xí) 2 光敏電阻的阻值隨著入射光強(qiáng)度的增加而 由于它對(duì)光照比較敏感 所以它可以作 傳感器 答案 減小光電3 金屬的電阻率隨溫度的升高而 用金屬絲可以制作 傳感器 稱(chēng)為 答案 增大溫度熱電阻4 與金屬不同的是 有些半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力隨溫度的升高而 故可以用半導(dǎo)體材料制作 答案 增強(qiáng)熱敏電阻 5 與熱敏電阻相比 金屬熱電阻的 好 測(cè)溫范圍 但 較差 答案 化學(xué)穩(wěn)定性大靈敏度6 半導(dǎo)體材料受到光照或者溫度升高時(shí) 會(huì)有更多的 獲得能量成為 同時(shí)也形成更多的 于是 明顯地增強(qiáng) 答案 電子自由電子空穴導(dǎo)電性7 電熨斗裝有 傳感器 其作用是 答案 雙金屬片溫度控制電路的通斷 8 溫度傳感器的核心元件是 它具有將 轉(zhuǎn)化為 的性質(zhì) 答案 熱敏電阻溫度電阻 一 生活中的傳感器1 溫度傳感器的應(yīng)用 電飯煲 消毒碗柜等與溫度相關(guān)的家用電器 2 紅外線(xiàn)控制器的應(yīng)用 生命探測(cè)儀 以及防盜 防火報(bào)警器等 3 光敏傳感器的應(yīng)用 4 壓力傳感器的應(yīng)用 電冰箱 微波爐 空調(diào)機(jī) 自動(dòng)門(mén) 家電遙控器 非接觸紅外測(cè)溫儀 照相機(jī) 電子秤 二 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器傳感器廣泛應(yīng)用于耕種 栽培 收割 運(yùn)輸 排灌等過(guò)程的自動(dòng)控制 例如 1 無(wú)人管理的自動(dòng)灌溉系統(tǒng) 用到了 傳感器 2 自動(dòng)化溫室種植用到了 傳感器 3 現(xiàn)代糧庫(kù)采用了 傳感器和 傳感器 溫度 溫度 溫度 溫度 三 工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器1 機(jī)器人 各種自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)或者系統(tǒng)中 用到了各種傳感器 2 生產(chǎn)的安全設(shè)施中 用傳感器監(jiān)控關(guān)鍵部位 隨時(shí)發(fā)現(xiàn) 3 自動(dòng)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)環(huán)節(jié) 用傳感器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行 自動(dòng)化小車(chē) 自動(dòng)機(jī)床 安全隱患 精確檢測(cè) 四 飛向太空的傳感器1 航空中 飛機(jī)能利用傳感器給出所在高度與 的差值 2 運(yùn)載火箭 載人飛船中 應(yīng)用了大量的傳感器供遙測(cè)和 系統(tǒng)使用 載人飛船中還使用了一類(lèi)測(cè)量航天員各種生理狀況的 傳感器 給定高度 遙控 生理 為什么人們說(shuō)傳感器就像人的眼睛 耳朵 答案 從感知外界信息角度理解 人的眼睛 耳朵不斷為我們收集外界信息 并通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)將信號(hào)傳送到大腦 而傳感器的敏感元件 也感受外界的相關(guān)變化 并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào) 傳送給下一級(jí)裝置分析 執(zhí)行 1 傳感器應(yīng)用過(guò)程分析傳感器的應(yīng)用過(guò)程分為三個(gè)步驟 1 信息采集 2 信息加工 放大 傳輸 3 利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作 課堂 優(yōu)化整合 2 分析傳感器問(wèn)題要注意的三點(diǎn) 1 傳感器感受的是哪種物理量 傳感器感受到的物理量主要有 力 熱 磁 光等 2 敏感元件有何特性 敏感元件怎樣將所感受到的物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 敏感元件各不相同 但都是對(duì)某種物理量敏感 并直接或通過(guò)電路將所感受到的信息轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 在分析中既要注意元件的敏感特性 又要注意電路特點(diǎn) 要明確轉(zhuǎn)換前后非電學(xué)量與電學(xué)量間的定量關(guān)系 3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)怎樣根據(jù)傳感器所提供的電學(xué)信息進(jìn)行工作 傳感器的應(yīng)用 不僅包含非電學(xué)量向電學(xué)量的轉(zhuǎn)化過(guò)程 還包含根據(jù)所獲信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作的過(guò)程 以力傳感器為例 傳感器感受力的信息 如大小 方向是否變化等 后轉(zhuǎn)化為電壓 電流 電阻等電學(xué)量 然后經(jīng)過(guò)放大 傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行某種操作 如借助繼電器控制電路通斷 借助儀表進(jìn)行顯示等 以光傳感器為例 光傳感器感受光的信息 如光的強(qiáng)弱 顏色等 通過(guò)敏感元件 如光敏電阻 光電池等 將光的信息轉(zhuǎn)化為電阻 電流等電學(xué)量 然后經(jīng)過(guò)放大 傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)后執(zhí)行某種操作 壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小 有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置 其工作原理如圖甲所示 將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車(chē)上 中間放置一個(gè)絕緣重球 小車(chē)向右做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 電流表示數(shù)如圖乙所示 下列判斷正確的是 例1 甲乙 A 從t1到t2時(shí)間內(nèi) 小車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B 從t1到t2時(shí)間內(nèi) 小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C 從t2到t3時(shí)間內(nèi) 小車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D 從t2到t3時(shí)間內(nèi) 小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)解析 由壓敏電阻的特點(diǎn)知 t1 t2時(shí)間內(nèi)電流I均勻增大 所以壓敏電阻所受的壓力增大 故小車(chē)做加速度增大的變加速運(yùn)動(dòng) t2 t3時(shí)間內(nèi) 電流不變 說(shuō)明小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 故D正確 答案 D 1 2016 青浦一模 酒精測(cè)試儀用于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)藛T是否酒后駕車(chē)及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) 它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器 酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化 在如圖所示的電路中 不同的酒精氣體濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻 這樣 顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系 如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻r 的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c成正比 那么 電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是 A U越大 表示c越小 c與U成反比B U越大 表示c越小 但c與U不成反比C U越大 表示c越大 c與U成正比D U越大 表示c越大 但c與U不成正比 答案 D 1 力傳感器的應(yīng)用 電子秤 1 力傳感器的組成 由金屬梁和應(yīng)變片組成 2 作用 將物體的形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 方便測(cè)量 處理和控制 2 溫度傳感器的應(yīng)用 1 電熨斗 由半導(dǎo)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 它可以把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)控制 2 電飯鍋 它的主要元件感溫鐵氧體是用氧化錳 氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成的 它的特點(diǎn)是 常溫下具有鐵磁性 能被磁體吸引 但是溫度上升到約103 時(shí) 就失去了鐵磁性 不能被磁體吸引了 3 光傳感器的應(yīng)用 火災(zāi)報(bào)警器如圖所示為利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的一種火災(zāi)報(bào)警器 其工作原理是 帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED 光電三極管和不透明的擋板 平時(shí) 光電三極管收不到LED發(fā)出的光 呈現(xiàn)高電阻狀態(tài) 煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用 使部分光線(xiàn)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(cè)出這種變化 就會(huì)發(fā)出警報(bào) 壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小 在升降機(jī)中將重物放在壓敏電阻上 壓敏電阻接在如圖甲所示的電路中 電流表示數(shù)變化如圖乙所示 某同學(xué)根據(jù)電流表的示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 下列說(shuō)法中正確的是 例2 甲乙 A 0 t1時(shí)間內(nèi) 升降機(jī)一定勻速運(yùn)動(dòng)B 0 t1時(shí)間內(nèi) 升降機(jī)可能減速上升C t1 t2時(shí)間內(nèi) 升降機(jī)可能勻速上升D t1 t2時(shí)間內(nèi) 升降機(jī)可能勻加速上升解析 在0 t1時(shí)間內(nèi) 電流恒定 表明壓敏電阻的阻值恒定 則重物對(duì)壓敏電阻壓力恒定 則升降機(jī)可能處于靜止 勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 故A選項(xiàng)錯(cuò)誤 B選項(xiàng)正確 t1 t2時(shí)間內(nèi) 電流在增加 表明壓敏電阻的阻值在減小 則重物對(duì)壓敏電阻的壓力在增大 故不可能做勻速運(yùn)動(dòng)或勻加速運(yùn)動(dòng) C D兩項(xiàng)都錯(cuò) 答案 B 2 多選 如圖所示是自動(dòng)調(diào)溫式電熨斗 下列說(shuō)法正確的是 A 常溫時(shí)上下觸點(diǎn)是接觸的B 雙金屬片溫度升高時(shí) 上金屬片形變較大 雙金屬片將向下彎曲 C 原來(lái)溫度控制在80 斷開(kāi)電源 現(xiàn)要求60 斷開(kāi)電源 應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些D 由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài) 應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些 答案 ABD 解析 常溫工作時(shí) 上下觸點(diǎn)是接通的 當(dāng)溫度升高時(shí) 上層金屬片形變大 向下彎曲 切斷電源 由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài) 提高切斷溫度 則應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些 A B D對(duì) C錯(cuò) 紅外線(xiàn)傳感器在科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代生活中有著廣泛的應(yīng)用 它是光傳感器的一種 常見(jiàn)應(yīng)用包括光計(jì)數(shù) 光計(jì)時(shí) 光測(cè)量 光控制等 1 紅外線(xiàn)傳感器的工作原理任何物質(zhì) 只要它具有一定的溫度 高于絕對(duì)零度 都能輻射紅外線(xiàn) 且溫度不同的物體輻射出的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)不同 探測(cè)器的敏感元件接收到物體發(fā)出的紅外線(xiàn) 并將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸出 便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路工作 2 紅外線(xiàn)傳感器的構(gòu)成3 紅外線(xiàn)傳感器的應(yīng)用紅外線(xiàn)傳感器常用于無(wú)接觸溫度測(cè)量 生命探測(cè) 火情監(jiān)控等 在氣象預(yù)報(bào) 衛(wèi)星遙感 醫(yī)學(xué) 軍事等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用 4 自動(dòng)門(mén)上的紅外傳感器人體輻射的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)為9 10 m 傳感器探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0 2 20 m范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變 在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口 這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7 10 m 正好適合于人體紅外輻射的探測(cè) 而對(duì)其他物體發(fā)出的紅外線(xiàn)全部吸收 這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線(xiàn)傳感器 特別提醒 1 紅外線(xiàn)也是光線(xiàn) 只不過(guò)用肉眼看不到 2 不同物質(zhì)發(fā)出的紅外線(xiàn)不同 物體所發(fā)出的紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)與溫度有關(guān) 3 對(duì)紅外線(xiàn)敏感的元件對(duì)其他光線(xiàn)不敏感 因此用這種元件的裝置可不受其他光線(xiàn)的影響 如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車(chē)中利用紅外線(xiàn)脈沖測(cè)量車(chē)速和行程的裝置示意圖 A為紅外線(xiàn)脈沖源 B為紅外線(xiàn)脈沖接收器 A B均固定在車(chē)身上 C為小車(chē)的車(chē)輪 D為與C同軸相連的齒輪 車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) A發(fā)出的紅外線(xiàn)脈沖通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖信號(hào) 被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 由電子電路記錄和顯示 例3 若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n 累計(jì)脈沖數(shù)為N 則要測(cè)出小車(chē)的速度和行程還必須測(cè)量的物理數(shù)據(jù)是 小車(chē)速度的表達(dá)式為v 行程的表達(dá)式為s 3 大多樓道燈具有這樣的功能 天黑時(shí) 有聲音它就開(kāi)啟 而在白天 即使有聲音它也沒(méi)有反應(yīng) 在控制電路中應(yīng)接入的傳感器和傳感器送來(lái)的信號(hào)應(yīng)通過(guò)的門(mén)電路分別是 A 光傳感器和紅外線(xiàn)傳感器 與門(mén)電路B 光傳感器和紅外線(xiàn)傳感器 或門(mén)電路C 光傳感器和聲傳感器 與門(mén)電路D 光傳感器和超聲波傳感器 或門(mén)電路 答案 C