物理《传感器的应用(一)》课件(新人教选修)

1、第二节第二节 传感器的应用传感器的应用传感器应用的一般模式：传感器应用的一般模式：1、力电传感器的应用、力电传感器的应用电子秤电子秤 阅读教材，思考并回答问题：阅读教材，思考并回答问题：（1 1）电子秤用的测力装置是什么？它由什么元件组成？）电子秤用的测力装置是什么？它由什么元件组成？（2 2）简述力传感器的工作原理。）简述力传感器的工作原理。（3 3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 1、电子秤的测力装置是、电子秤的测力装置是力传感器力传感器，它是由一个金，它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。属梁和两个应变片一起组成了测力部分。

2、U U1 1U U2 2（2 2）简述力传感器的工作原理。）简述力传感器的工作原理。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、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

3、不相缩，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，即力号放大，再在显示器上显示出数字，即力F的的大小。大小。3 3、应变片能够把物体、应变片能够把物体形变形变这个力学量转化为这个力学量转化为电压电压这个这个电学量电学量（3 3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 原因：双金属片原因：双金属片铜的膨胀系数大于铁铜的膨胀系数大于铁2、温度传感器的应用、温度传感器的应用电熨斗电熨斗 常温下两触点

4、分离。温度升高，两种金属膨胀常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。双金属片温度传感器双金属片温度传感器的作用：控制电路的通断的作用：控制电路的通断. .2、温度传感器的应用、温度传感器的应用电熨斗电熨斗 思考与讨论：思考与讨论：常温下两触点是接触还是分离？常温下两触点是接触还是分离？如何用调温旋钮来升高或降低电烫斗的工作温如何用调温旋钮来升高或降低电烫斗的工作温度？度？思思考与讨论考与讨论：（1）常温下，上、下）常温下，上、下触点应是接触的还是触点应是接触的还是分离的？当温度过高分离的？当温度过高时，双金

5、属片将怎样时，双金属片将怎样起作用？起作用？常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，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，停止加热温度降低后，双金属片恢复原而切断电源，停止加热温度降低后，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温度的作用 （2）熨烫棉麻衣物）熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，需要设定较高的

6、温度，熨烫丝绸衣物需要设熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来如何利用调温旋钮来实现的？实现的？熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的的难易，达到控制在不同温度的目的设定较设定较高的温度，应使螺丝下降，反之升高高的温度，应使螺丝下降，反之升高。 问题提出问题提出: 电饭锅烧饭电饭锅烧饭,饭熟后会自动断开饭熟后会自动断开 ，而烧水时

7、却不能自动断开。为什么？而烧水时却不能自动断开。为什么？ 1、电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？、电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？ 2、感温铁氧体的组成物质是什么？、感温铁氧体的组成物质是什么？ 3、感温铁氧体有何特点？、感温铁氧体有何特点？ 4、什么是、什么是“居里点居里点”？ 感温铁氧体的特点感温铁氧体的特点：常温下具有铁：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约上升到约103时，就失去了铁磁性，时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。注意：这个温不能被磁体吸引了。注意：这个温度在物理学中称为度在物理学中称为 该材料的该材料的“居里居里温度温度”

8、或或“居里点居里点”。思考：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块思考：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？热，经过一段时间后会发生什么现象？现象现象：当用电烙铁给铁氧体加热时，经过一段时：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。间，铁氧体就会失去磁性。电饭锅的构造电饭锅的构造手动按钮手动按钮接线螺钉接线螺钉触点（电热板电源开关）触点（电热板电源开关）永磁铁永磁铁电热板电热板内胆底内胆底转轴转轴感温铁氧体感温铁氧体手动按钮手动按钮接线螺钉接线螺

9、钉触点（电热板电源开关）触点（电热板电源开关）永磁铁永磁铁电热板电热板内胆底内胆底转轴转轴感温铁氧体感温铁氧体思考思考与讨与讨论：论：（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后）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？这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？ 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸结合在一起，触点相接，电路感温磁体相吸结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热，手松开后，由于锅内温度接通，开始加热，手松开后，由于锅内温度较低感温铁氧体与磁铁相互吸引而不能使按较低感温铁氧体与磁铁相互吸引而

10、不能使按钮再恢复到图示状态。钮再恢复到图示状态。手动按钮手动按钮接线螺钉接线螺钉触点（电热板电源开关）触点（电热板电源开关）永磁铁永磁铁电热板电热板内胆底内胆底转轴转轴感温铁氧体感温铁氧体（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？定的温度？为什么？会。煮饭时水沸腾后，锅内的温度基本保持会。煮饭时水沸腾后，锅内的温度基本保持在水的沸点温度（在水的沸点温度（100）不变。）不变。（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变）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？化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？

11、饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至至“居里点居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹时，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，开关自动断开，簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，开关自动断开，且不能自动复位。且不能自动复位。手动按钮手动按钮接线螺钉接线螺钉触点（电热板电源开关）触点（电热板电源开关）永磁铁永磁铁电热板电热板内胆底内胆底转轴转轴感温铁氧体感温铁氧体（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，锅内保持如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不变，温度低于不变，温度低于“居

12、里点居里点103”，电饭锅不能，电饭锅不能自动断电。自动断电。手动按钮手动按钮接线螺钉接线螺钉触点（电热板电源开关）触点（电热板电源开关）永磁铁永磁铁电热板电热板内胆底内胆底转轴转轴感温铁氧体感温铁氧体非电学量非电学量传感器传感器电学量电学量控制电路通断控制电路通断报警器带孔的罩子内装有发报警器带孔的罩子内装有发光二极管光二极管LED、光电三极管、光电三极管和不透明的挡板平时，光和不透明的挡板平时，光电三极管收不到电三极管收不到LED发出的发出的光，呈现高电阻状态烟雾光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极使部分光线照射到光电三极管上，

13、其电阻变小与传感管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报化，就会发出警报 利用烟雾对光的散射来工作利用烟雾对光的散射来工作鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标移动时，滚球带动鼠标移动时，滚球带动 x、y 方向两个码盘转动，方向两个码盘转动，红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计 x、y 两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。 膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生随声波变化

14、的感应电流。随声波变化的感应电流。（1）动圈式话筒：）动圈式话筒：音圈音圈金属膜片金属膜片永久永久磁铁磁铁工作原理工作原理:电磁感应电磁感应. 声声电磁感应电磁感应 电流电流（2）电容式话筒：）电容式话筒：声声电容变化电容变化电流、电压电流、电压（3）驻极体话筒：）驻极体话筒：原理原理:它由内部的驻极体塑料膜感受声波它由内部的驻极体塑料膜感受声波. 工作电压工作电压: 36 V特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上驻极体驻极体背极背极塑料膜塑料膜空隙空隙思考与讨论：思考

15、与讨论：1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？定低温后就自动停止工作？2、凸轮为什么可以改变设定的温度？、凸轮为什么可以改变设定的温度？氯甲烷及它的蒸气氯甲烷及它的蒸气思考与讨论：思考与讨论：1、应该把恒温箱中的加热器接在、应该把恒温箱中的加热器接在 A、B 还是还是 C、D 之间呢？之间呢？2、要使箱内温度保持、要使箱内温度保持100，可变电阻，可变电阻R值应调值应调节多大？节多大？非接触式红外测温仪非接触式红外测温仪 由于物体的温由于物体的温度不同，发射红度不同，发射红外线的情况也不外线的情况也不同，因此利用红同，因此利用

16、红外线敏感元件可外线敏感元件可以实现无接触测以实现无接触测温温热电偶热电偶: :T1T2T1T2mA 将两种不同材料的导体或半导体将两种不同材料的导体或半导体A和和B焊接起来，焊接起来，构成一个闭合回路，当导体构成一个闭合回路，当导体A和和B的两个执着点的两个执着点1和和2之之间存在温差时，两者之间便产生电动势间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中因而在回路中形成电流形成电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。一效应来工作的。 将微机辅助实验系统所配的温度传感器与计算机将微机辅助实验系统所配的温度传感器与计算机连接连接,可以实

17、现数据采集、处理、画图的智能化功能可以实现数据采集、处理、画图的智能化功能. 在工农业生产中经常用到自动控制装置，而设在工农业生产中经常用到自动控制装置，而设计自动控制装置很多情况下要用到传感器如光计自动控制装置很多情况下要用到传感器如光电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进而完成相应的自动控制。而完成相应的自动控制。 练习练习2：计算机光驱的主要部件是激光头计算机光驱的主要部件是激光头,它可以发它可以发射脉冲激光信号射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时激光扫描光盘信

18、息时,激光头利用光激光头利用光敏电阻自动计数将反射回来的脉冲信号传输给信号处敏电阻自动计数将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统理系统,再通过计算机显示出来相应的信息再通过计算机显示出来相应的信息.光敏电阻光敏电阻的自动计数示意图如图所示的自动计数示意图如图所示,其中其中R1为光敏电阻为光敏电阻,R2为为定值电阻定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是此光电计数器的基本工作原理是 ( ) A、当有激光照射、当有激光照射R1时时,处理系统获得高电压处理系统获得高电压; B、当有激光照射、当有激光照射R1时时,处理系统获得低电压处理系统获得低电压; C、信号处理系统每获得一次低电压就计数一次、信号处理系统每获得一次低电压就计数一次; D、信号处理系统每获得一次高电压就计数一次、信号处理系统每获得一次高电压就计数一次.信号信号处理处理系统系统R2R1激光激光BD用温度传感器可以把温度转换为电信号。电信号用温度传感器可以把温度转换为电信号。电信号可以远距离输送，因而温