高二物理传感器及其应用

1、本章优化总结本章优化总结专题归纳整合专题归纳整合章末综合检测章末综合检测本本章章优优化化总总结结知识网络构建知识网络构建知识网络构建知识网络构建专题归纳整合专题归纳整合传感器工作原理及常见敏感元件传感器工作原理及常见敏感元件1传感器感受的通常是非电学量，如力、热、传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作传感器原再送给控制系统产生各种控制动作传感器原理如下面框图所示理如下面框图所示 如图如图51所示是霍尔元

2、件的工作原理示意图，所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用如果用d表示薄片的厚度，表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个为霍尔系数，对于一个霍尔元件霍尔元件d、k为定值，如果保持电流为定值，如果保持电流i恒定，则可恒定，则可以验证以验证uh随随b的变化情况以下说法中不正确的是的变化情况以下说法中不正确的是()图图51a将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，工作面时，uh将变大将变大b在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平工作面应保持水平c在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元在测定地球赤道上的磁场强

3、弱时，霍尔元件的工作面应保持水平件的工作面应保持水平d改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，uh将发生变化将发生变化【精讲精析精讲精析】由由uhkib/d知电压与磁感应强度知电压与磁感应强度成正比，垂直工作面的磁感应强度成正比，垂直工作面的磁感应强度b越大，电压越越大，电压越大；将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工大；将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，磁感应强度作面，磁感应强度b变大，变大，uh将变大，将变大，a对霍尔对霍尔元件的工作面应与元件的工作面应与b垂直，在测定地球两极的磁场垂直，在测定地球两极的磁场强弱时应保持水平，在测定地球赤道上的磁场强强

4、弱时应保持水平，在测定地球赤道上的磁场强弱时应保持竖直，故弱时应保持竖直，故b对对c错垂直工作面的磁感错垂直工作面的磁感应强度应强度b越大，电压越大，所以当磁感线与霍尔元越大，电压越大，所以当磁感线与霍尔元件工作面的夹角变化时，件工作面的夹角变化时，uh将发生变化，将发生变化，d对对【答案答案】c传感器与力学综合传感器与力学综合传感器是以一定的精度和规律，将所感受到的物传感器是以一定的精度和规律，将所感受到的物理量理量(如力、热、磁、光、声等如力、热、磁、光、声等)转换成便于测量的转换成便于测量的量量(一般是电学量一般是电学量)的一类元件，其工作过程是通过的一类元件，其工作过程是通过对某一物理

5、量敏感的元件感受到的信号按一定规律对某一物理量敏感的元件感受到的信号按一定规律转换成便于测量、便于利用和便于处理的信号转换成便于测量、便于利用和便于处理的信号本专题将传感器与力学知识、物体的运动相结合，本专题将传感器与力学知识、物体的运动相结合，分析时应弄清楚力和力变化的含义，电信号对应于分析时应弄清楚力和力变化的含义，电信号对应于物体运动的什么情况，然后利用力学的有关知识进物体运动的什么情况，然后利用力学的有关知识进行分析行分析 运动员参加蹦床项目的比赛假设表演时运动员参加蹦床项目的比赛假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的

6、弹力随时间变化的规律在计床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘出如图算机上绘出如图52所示的曲线，依据图象给所示的曲线，依据图象给出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出，写出必要的运算过程和最后结果出，写出必要的运算过程和最后结果(g取取10 m/s2)图图52(1)运动员的重力；运动员的重力；(2)运动员的最大加速度；运动员的最大加速度；(3)运动员跳起的最大高度运动员跳起的最大高度【答案答案】(1)500 n(2)40 m/s2(3)5 m自动控制电路的设计自动控制电路的设计各种传感器广泛应用于人们的日常生活、生产各种传感器广泛应用于人

7、们的日常生活、生产中，如空调机、电冰箱、电饭煲、火灾报警器、中，如空调机、电冰箱、电饭煲、火灾报警器、路灯自动控制器、电脑鼠标器等传感器把所路灯自动控制器、电脑鼠标器等传感器把所感受的非电学量感受的非电学量(如力、热、磁、光、声等如力、热、磁、光、声等)，转，转换成便于测量的电压、电流等电学量，与电路换成便于测量的电压、电流等电学量，与电路相结合达到自动控制的目的相结合达到自动控制的目的 光电管是利用光电效应原理将光信号转变为光电管是利用光电效应原理将光信号转变为电信号的一种特殊装置，在各种自动化装置中有电信号的一种特殊装置，在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯的自动控制开关就是其应用很多应

8、用，街道路灯的自动控制开关就是其应用之一如图之一如图53所示为其模拟电路，其中所示为其模拟电路，其中a为光电为光电管，当有较强的可见光照射光电管时，光电管中管，当有较强的可见光照射光电管时，光电管中可有电流通过，相当于开关闭合；如果是在夜晚，可有电流通过，相当于开关闭合；如果是在夜晚，没有强光照射光电管时，其相当于开关断开没有强光照射光电管时，其相当于开关断开b为为电磁继电器电磁继电器(线圈中无电流时，其衔铁与触点及触线圈中无电流时，其衔铁与触点及触片是合拢的，线圈中通有较大电流时，衔铁拉下片是合拢的，线圈中通有较大电流时，衔铁拉下触片，触点与触片分开触片，触点与触片分开)d为路灯放大器能将为

9、路灯放大器能将比较微小的电流放大试将上述器材连接成一个比较微小的电流放大试将上述器材连接成一个街道的路灯自动控制电路，使白天路灯熄灭，夜街道的路灯自动控制电路，使白天路灯熄灭，夜晚自动点亮，简述其工作原理晚自动点亮，简述其工作原理图图53【精讲精析精讲精析】电路连接如图电路连接如图54所示所示其工作原理为：白天，光电管在可见光照射下其工作原理为：白天，光电管在可见光照射下有电子逸出，从光电管阴极逸出的电子被加速有电子逸出，从光电管阴极逸出的电子被加速到阳极，其电流经放大器放大后，使电路接到阳极，其电流经放大器放大后，使电路接通电磁铁中的强电流形成的磁场将衔铁吸下，通电磁铁中的强电流形成的磁场将衔铁吸下，照明电路断开，路灯不亮；夜晚，光电管无光照明电路断开，路灯不亮；夜晚，光电管无光照射就无电子逸出，电磁铁中照射就无电子逸出，电磁铁中无电流通过，弹簧将衔铁拉回，无电流通过，弹簧将衔