《传感器的应用》教学设计

传感器的应用教学设计学习目标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理解声传感器的应用话筒的工作原理4理解温度传感器的应用电熨斗的工作原理会用各类传感器（力传感器、声传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路自主、合作构建知识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，多用制成2图 1（略）应变式力传感器的工作原理如图 1 所示：弹簧钢制成的梁形元右端固定，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、声传感器的应用话筒1话筒的作用：话筒是一种常见的声传感器，它能把转换为图 2（略）2动圈式话筒的构造（如图 2 所示）及工作原理：它主要由、和组成其工作原理可简述为：3电容式话筒的构造（如图 3 所示）及工作原理：它主要是由、和组成的一个电容器图 3（略）4驻极体话筒的工作原理及特点：它的工作原理与电容式话筒，但工作电压不同，它只需的电压，而电容式话筒需的电压它的特点有、三、温度传感器的应用电熨斗1电熨斗的构造（如图 4 所示）：它主要由、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成图 4（略）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应用归纳【例 1】 动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲是话筒原理图，图乙是录音机的录音、放音原理图，由图可知A话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感生电流B录音机放音时变化的磁场在静止的线圈产生感生电流录音机放音线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场D录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场图（略）【解析】话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流A 正确录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，D 正确磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B 正确【答案】 ABD【例 2】 一般的电熨斗用合金丝作发热元，合金丝电阻随温度 t 变化的关系如图 626 中实线所示由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内被动，易损坏衣物有一种用主要成分为 BaTi3 被称为“PT”的特殊材料作发热元的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点PT材料的电阻随温度变化的关系如图中实线所示根据图线分析：（1）为什么原处于冷态的 PT 熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？（2）通电一段时间后电熨斗温度 t 自动地稳定在TtT范围之内 （填下标数字）【答案】 （1）冷态时 PT 电阻很少，电功率很大，所以升温快 （2）6 7自我测评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电子秤的核心元是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元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关于话筒，下列说法正确的是A无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波力学量转换成了电压（或电流）电学量B电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化D因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒3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4为解决楼道的照明，在楼道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，输出的是信号传感器是一种采集信息的重要器，图 7 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 7（略）61999 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 8 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 减小图 8（略）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7 （XX 年高考上海综合）卡拉用的话筒，内有传感器其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片振动时，就将声音信号转换为电信号下列说法正确的是A该传感器是根据电流的磁效应工作的B该传感器是根据电磁感应原理工作的膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势实践、创新1 （XX 年上海）某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为） ，如图所示，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压 U现有下列器材：力电转换器、质量 0 的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上） 请在如图所示的方框内完成对该物体质量的测量（1）设计一个电路，