河北省邢台市高中物理 第六章 传感器 6.2 传感器的应用课件 新人教版选修3-2

1、第第2 2节传感器的应用节传感器的应用 微型传感器 微型传感器是由亚微米至亚毫米范围内的电子元件和机 械元件制成的，将传感、处理、执行诸功能融为一体的微机 电系统微型传感器尺寸小，集成化程度高，功能强大它 使人类获取信息并进行相应控制的工作可深入到微米量级的 空间中进行如今，智能传感器和微型传感器已广泛用于生 活、生产、军事、科研等各个领域例如： 人体消化道智能诊查系统：它包括一粒微型探测胶囊和 便携式体外接收存储装置、体外超声控测定位装置、体外数 据处理系统患者服用一粒微型探测胶囊，该胶囊从上到下 经过整个消化道时，就会将各段消化道的压力、温度、pH值 等参数记录下来并传输给体外接收与处理系

2、统这种检查不 会给患者造成创伤 蚂蚁探测器：每只“蚂蚁”探测器的大小与大胡桃相当， 质量仅29 g，通常带有4个光传感器、4个红外接收器，以及防 撞传感器、防倾斜传感器和探测“食物”存在的传感器它可 用于搜索炸弹 “苍蝇”导弹：它的体形如同苍蝇般大小，能不停地飞行 几个小时，速度高达20 km/h.它能垂直升降，急速调头，悬停 于空中，“隐身”潜伏，收发微波信息当将超微型窃听、窃 看装置粘在“苍蝇”导弹背上后，就可进行侦察 传感器的使用，特别是智能传感器和微型传感器的开发、 利用，使人类收集信息的能力得到极大的扩展和延伸，获取信 息的手段更方便、更快捷，涉及领域更广阔、更深入 世界各国都非常重

3、视传感器在信息技术中的作用，将传感 器技术列为重点发展的尖端技术，我国从事传感器研究的单位 就有几千个 1在力传感器中的应变片是一种敏感元件，多用半导体材 料制成应变片能够把形变这个力学量转换为_这个电 学量 2自动控温的电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种传 感器的作用是_ 3电饭锅中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，它的特 点是：_具有铁磁性，能够被磁体吸引，但_时， 就失去了铁磁性，不能被磁体吸引这个温度称为该材料的 _或_ 1电压 2.控制电路的通断 3.常温下温度上升到约103居里温度居里点 4温度传感器可以把温度转化为_，由指针式 仪表或数字式仪表显示出来 5有一种火灾报警器是利用

4、烟雾对光的散射来工作 的烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到 光电三极管上，其电阻_ 4.电信号 5.减小 一、传感器应用的一般模式 传感器在科技高度发达的今天，应用极为广泛，在生产 和生活中离不开它；在科技领域也同样十分重要在农业生 产中，传感器广泛应用于耕种、排灌、收割等方面的自动控 制，实现了最优化管理；工业生产中，由于传感器的应用而 实现了生产自动化或半自动化；在航空航天领域传感器的应 用尤为重要如载人飞船应用大量传感器供遥测和遥控系统 使用等 二、力传感器的应用电子秤 1应变式力传感器 (1)组成：由金属梁和应变 片组成 (2)工作原理：如图所示， 弹簧钢制成的梁形元件右端

5、固 定，在梁的上下表面各贴一个 应变片，在梁的自由端施力F， 则梁发生弯曲，上表面拉伸， 下表面压缩，上表面应变片的 电阻变大，下表面电阻变小F越大，弯曲形变越大，应变 片的阻值变化越大如果让应变片中通过的电流保持恒定， 那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变 小传感器把这两个电压的差值输出外力越大，输出的电 压差值也就越大 2测定压力的电容式传感器 如图所示，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使 膜片产生形变，从而引起电容的变化，如果将电容器与灵敏 电流表、电源串联，组成闭合电路，当F向上压膜片电极时， 电容器的电容将增大，电流表有示数 关于电子秤中应变式力传感器的说法正确

6、的是( ) A应变片是由导体材料制成 B当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小 C传感器输出的是应变片上的电压 D外力越大，输出的电压差值也越大 BD 变式迁移变式迁移 1.传感器是一种采集信息的重要器件如图所示为测定压 力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个 电容大小可变的电容器可动电极两端固定，当待测压力施加 在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电 容现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源 串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右 偏转当待测压力增大时() A电容器的电容将减小 B灵敏电流表指针在正中 央零刻度处 C灵敏电流表

7、指针向左偏转 D灵敏电流表指针向右偏转 解析：压力增大，则电容器两极板的间距变小，电 容变大因为电容器两极板间电压不变，所以电容器要 充电，电流从正接线柱到负接线柱流过电流表，指针向 右偏 答案：D 三、温度传感器的应用电熨斗 1温度传感器 由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温 度传感器，它可以把热信号转换为电信号进行自动控制 2电熨斗的构造 如图所示 3电熨斗的自动 控温原理 其内部装有双金属 片温度传感器，如图所示 常温下，上、下触点 应是接触的，但温度过高 时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下 部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切 断电源，停止

8、加热温度降低后，双金属片恢复原状，重新 接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、 滑动变阻器、开关和导线若干如下图所示，试设计一个温 控电路要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热， 超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作 过程 解析：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压 控制电路 (1)电路图如 下图所示 (2)工作过程： 闭合开关S，当温 度低于设计值时热 敏电阻阻值大，通 过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热当温 度达到设计值时，热敏电阻阻值减小到某值，通过电磁继电 器的电流达到工作电流，K断开，电炉

9、丝断电，停止供热当 温度低于设计值，又重复前述过程 答案：见解析 四、温度传感器的应用电饭锅 1感温铁氧体 (1)组成：氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而 成 (2)特点：常温下具有铁 磁性，能够被磁体吸引，温 度达到约103，失去铁磁性 (3)居里点：又称居里 温度，即指103. 2电饭锅的结构如图 所示 3电饭锅的工作原理 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，则触点接通，电 热板通电加热，饭熟后，水分被吸收，当温度上升到居里温 度时，感温磁体失去磁性，开关便会自动断开 下图是电饭煲的电路图，S1是一个磁钢限温开关， 手动闭合后，当此开关

10、温度达到居里点(103)时，会自动断 开，且不能自动闭合S2是一个双金属片自动控温开关，当温 度低于70时，会自动闭合；温度高于80时，会自动断 开红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻R1R2 500 ，加热电阻丝R350 ，两灯电阻不计 (1)分析电饭煲的 工作原理； (2)计算加热和保 温两种状态下，电饭 煲消耗的电功率之比； (3)如果不闭合开 关S1，能将饭煮熟吗？ 解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同 时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，红灯亮，电饭煲处于加 热状态加热到80时，S2自动断开，S1仍闭合水烧干后， 温度升高至103时，开关S1自动断开，这时

11、饭已煮熟，黄灯 亮，电饭煲处于保温状态由于散热，待温度降至70时，S2 自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80时，S2又自动断开， 再次处于保温状态 (3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路， 功率为P1，当温度上升到80时，S2自动断开，功率降为 P2，温度降低到70，S2自动闭合温度只能在70 80之间变化，不能把水烧开，故不能煮熟饭 答案：见解析 变式迁移变式迁移 2小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续 升高，无法自动控制经检查，恒温箱的控制器没有故 障参照右图，下列对故障判断正确的是() A只可能是热敏电阻出现 故障 B只可能是温 度设定装置出现故障 C热敏电

12、阻和 温度设定装置都可能出现故障 D可能是加热器出现故障 解析：由题意恒温箱内温度持续升高，说明加热器没 损坏，不能选D.无法自动控制，而经检查控制器又没有故 障，说明控制器没问题热敏电阻或温度设定装置出现故 障都能使温度持续升高，在没有确定条件下选C而不选A、 B. 答案：C 五、光传感器的应用火灾报警器 如图所示为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警 器结构的原理图，其工作原理是：带孔的罩内装有发光的二 极管LED、光电三极管和不透明的挡板平时，光电三极管 收不到LED发出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对 光有散射作用，使部分光 线照射到光电三极管上， 其电阻变小，与传感器连 接的电

13、路检测出这种变化， 就会发出警报 如图所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡， R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)， 且R与LED距离不变，下列说法正确的是() A当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 C当滑动触头P向右移 动时，L消耗的功率可能不变 D无论怎样移动触头 P，L消耗的功率都不变 解析：电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的 电压恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变 强，光敏电阻的阻值变小，所以电流变大，则L的功率变 大 答案：A 基础巩固基础巩固 1关于传感器，下列说法中正确的是() A电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制 B动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器 C金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器 D火灾报警器都是利用温度传感器实现报警 解析：电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的， 选项A错误；金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器， 选项C错误；有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，选项 D错误 答案：B 能力提升能力提升 7温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器 中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作 的如图甲所示，电源的电动势E9.0 V，内阻不计；G为灵 敏电流表，内阻RG保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温 度的变化关系如图乙