高中物理传感器及其应用课件2新人教版选修.ppt

第二节 传感器及其应用,1、感温铁氧体的特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。注意：这个温度在物理学中称为 该材料的“居里温度”或“居里点”。,思考：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？,现象：当用电烙铁给铁氧体加热时，经过一段时间，铁氧体 就会失去磁性。,一、温度传感器的应用电饭锅,2、电饭锅的原理,开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸， 手松开后，按钮不再恢复到图示状态。,（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？ 为什么？,水沸腾后，锅内大致保持100不变。,（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变 化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？,饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热,思考与讨论：,（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个 按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？,（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？,如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不变，温度低于“居里点103”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103才能自动断电。,二、光传感器的应用光电鼠标,（1）光电鼠标的工作原理 光电鼠标的工作原理是：在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面（这就是为什么鼠标底部总会发光的原因）。然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。,（2）光电鼠标的核心光学感应器 光学感应器是光电鼠标的核心，它是将光信号转换成电信号，来完成光标的定位。,(3) 光电鼠标的控制芯片 控制芯片负责协调光电鼠标中各元器件的工作，并与外部电路进行沟通（桥接）及各种信号的传送和收取。我们可以将其理解成是光电鼠标中的“管家婆”。,(4)光学透镜组件 光学透镜组件被放在光电鼠标的底部位置，从下图中可以清楚地看到，光学透镜组件由一个棱光镜和一个圆形透镜组成。,其中，棱光镜负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部，并予以照亮。圆形透镜则相当于一台摄像机的镜头，这个镜头负责将已经被照亮的鼠标底部图像传送至光学感应器底部的小孔中。通过观看光电鼠标的背面外壳，我们可以看出圆形透镜很像一个摄像头。,(5)发光二极管 光学感应器要对缺少光线的鼠标底部进行连续的“摄像”，自然少不了“摄影灯”的支援。否则，从鼠标底部摄到的图像将是一片黑暗，黑暗的图像无法进行比较，当然更无法进行光学定位了。,(6)轻触式按键 没有按键的鼠标是不敢想象的，因而再普通的光电鼠标上至少也会有两个轻触式按键。下图中鼠标的PCB上共焊有三个轻触式按键。除了左键、右键之外，中键被赋给了翻页滚轮。,动圈式话筒：,音圈,三、声音传感器的应用话筒,金属膜片,永久磁铁,工作原理:电磁感应,（1）话筒的作用是什么？,（2）动圈式话筒的工作原理和工作过程？,声音信号转换为电信号,膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。,（1）电子秤使用的测力装 置是什么？它是由什么器 件组成的？,（2）简述力传感器的工 作原理。,（3）应变片能够把什么力 学量转化为什么电学量？,四、力的传感器的应用电子秤,力电阻变化 电压,原理分析：,3、应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个 电学量。,1、电子秤的测力装置是力传感器，它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。,2、在金属梁没有力的情况下，金属梁处于水平状态，梁的上下应变片的长度没变且相等，两应变片的电阻大小也相等，当给金属梁施加竖直向下的力时，金属梁会向下弯曲，使得金属梁上面的应变片被拉长，电阻变大，两端电压也变大，而下边的应变片被挤压收缩，电阻变小，两端的电压也减小，使得两应变片两端电压值不相等，存在差值，控制电路就通过这个差值，经过放大电路将差值信号放大，再在显示器上显示出数字，即力F的大小。,各种传感器广泛应