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 會有更多的 獲得能量成為 同時也形成更多的 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 紅外線控制器的應(yīng)用 生命探測儀 以及防盜 防火報警器等 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) 自動門 家電遙控器 非接觸紅外測溫儀 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 運輸 排灌等過程的自動控制 例如 1 無人管理的自動灌溉系統(tǒng) 用到了 傳感器 2 自動化溫室種植用到了 傳感器 3 現(xiàn)代糧庫采用了 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 各種自動生產(chǎn)線或者系統(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 隨時發(fā)現(xiàn) 3 自動控制系統(tǒng)中的檢測環(huán)節(jié) 用傳感器對被控對象進(jìn)行 自動化小車 自動機(jī)床 安全隱患 精確檢測 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 運載火箭 載人飛船中 應(yīng)用了大量的傳感器供遙測和 系統(tǒng)使用 載人飛船中還使用了一類測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 并通過神經(jīng)系統(tǒng)將信號傳送到大腦 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 傳送給下一級裝置分析 執(zhí)行 1 傳感器應(yīng)用過程分析傳感器的應(yīng)用過程分為三個步驟 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 分析傳感器問題要注意的三點 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 但都是對某種物理量敏感 并直接或通過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 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)計了判斷小車運動狀態(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上 中間放置一個絕緣重球 小車向右做直線運動過程中 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時間內(nèi) 小車做勻速直線運動B 從t1到t2時間內(nèi) 小車做勻加速直線運動C 從t2到t3時間內(nèi) 小車做勻速直線運動D 從t2到t3時間內(nèi) 小車做勻加速直線運動解析 由壓敏電阻的特點知 t1 t2時間內(nèi)電流I均勻增大 所以壓敏電阻所受的壓力增大 故小車做加速度增大的變加速運動 t2 t3時間內(nèi) 電流不變 說明小車做勻加速直線運動 故D正確 答案 D 1 2016 青浦一模 酒精測試儀用于對機(jī)動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測 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 將物體的形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量 方便測量 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 它可以把溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行自動控制 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 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)報警器如圖所示為利用煙霧對光的散射來工作的一種火災(zāi)報警器 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 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 與傳感器連接的電路檢測出這種變化 就會發(fā)出警報 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)的運動狀態(tài) 下列說法中正確的是 例2 甲乙 A 0 t1時間內(nèi) 升降機(jī)一定勻速運動B 0 t1時間內(nèi) 升降機(jī)可能減速上升C t1 t2時間內(nèi) 升降機(jī)可能勻速上升D t1 t2時間內(nèi) 升降機(jī)可能勻加速上升解析 在0 t1時間內(nèi) 電流恒定 表明壓敏電阻的阻值恒定 則重物對壓敏電阻壓力恒定 則升降機(jī)可能處于靜止 勻速運動或勻變速直線運動 故A選項錯誤 B選項正確 t1 t2時間內(nèi) 電流在增加 表明壓敏電阻的阻值在減小 則重物對壓敏電阻的壓力在增大 故不可能做勻速運動或勻加速運動 C D兩項都錯 答案 B 2 多選 如圖所示是自動調(diào)溫式電熨斗 下列說法正確的是 A 常溫時上下觸點是接觸的B 雙金屬片溫度升高時 上金屬片形變較大 雙金屬片將向下彎曲 C 原來溫度控制在80 斷開電源 現(xiàn)要求60 斷開電源 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 上下觸點是接通的 當(dāng)溫度升高時 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 C錯 紅外線傳感器在科學(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 常見應(yīng)用包括光計數(shù) 光計時 光測量 光控制等 1 紅外線傳感器的工作原理任何物質(zhì) 只要它具有一定的溫度 高于絕對零度 都能輻射紅外線 且溫度不同的物體輻射出的紅外線波長不同 探測器的敏感元件接收到物體發(fā)出的紅外線 并將其轉(zhuǎn)化成電壓信號輸出 便可驅(qū)動各種控制電路工作 2 紅外線傳感器的構(gòu)成3 紅外線傳感器的應(yīng)用紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量 生命探測 火情監(jiān)控等 在氣象預(yù)報 衛(wèi)星遙感 醫(yī)學(xué) 軍事等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用 4 自動門上的紅外傳感器人體輻射的紅外線波長為9 10 m 傳感器探測元件的波長靈敏度在0 2 20 m范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變 在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口 這個濾光片可通過光的波長范圍為7 10 m 正好適合于人體紅外輻射的探測 而對其他物體發(fā)出的紅外線全部吸收 這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器 特別提醒 1 紅外線也是光線 只不過用肉眼看不到 2 不同物質(zhì)發(fā)出的紅外線不同 物體所發(fā)出的紅外線的波長與溫度有關(guān) 3 對紅外線敏感的元件對其他光線不敏感 因此用這種元件的裝置可不受其他光線的影響 如圖所示為一實驗小車中利用紅外線脈沖測量車速和行程的裝置示意圖 A為紅外線脈沖源 B為紅外線脈沖接收器 A B均固定在車身上 C為小車的車輪 D為與C同軸相連的齒輪 車輪轉(zhuǎn)動時 A發(fā)出的紅外線脈沖通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖信號 被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號 由電子電路記錄和顯示 例3 若實驗顯示單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)為n 累計脈沖數(shù)為N 則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數(shù)據(jù)是 小車速度的表達(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 有聲音它就開啟 而在白天 即使有聲音它也沒有反應(yīng) 在控制電路中應(yīng)接入的傳感器和傳感器送來的信號應(yīng)通過的門電路分別是 A 光傳感器和紅外線傳感器 與門電路B 光傳感器和紅外線傳感器 或門電路C 光傳感器和聲傳感器 與門電路D 光傳感器和超聲波傳感器 或門電路 答案 C