金版教程新课标人教物理 2012 高三一轮总复习10-3课件

一、传感器及其组成1．传感器的定义：有一些元件能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，我们把这种元件叫做传感器．它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了．2.传感器的组成：传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为电信号，通过输出部分输出，然后经过控制器分析处理．3.制作传感器需要的元件：a.光敏电阻：当光照增强时，电阻阻值

；光照减弱时，电阻阻值

能够把

这个光学量转换成

这个电学量．①减小②增大．③光照强弱④电阻d.应变片：它能够把物体

这个力学量转换为

这个电学量．e.干簧管：它能够将

这个非电学量转换成电路的

f.双金属片：它能将

这个热学量转换成电路的

⑩形变⑪电压⑫磁场⑬通断．⑭温度⑮通断．二、传感器工作原理三、传感器的应用及实例1.力传感器的应用——电子秤：它是由

和

组成的，应变片是一种敏感元件，多用

材料制成．⑯金属梁⑰应变片⑱半导体6.光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器：机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管和红外接收管，两个红外管就是两个

；有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装有

(7)应用实例：

和

.光传感器发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．光控开关温度报警器一、热敏电阻与金属热电阻有哪些区别项目电阻导电原理电阻随温度变化优点热敏电阻自由电子和空穴等载流子灵敏度较好金属热电阻自由电子的定向移动化学稳定性好，测量范围大二、电容式传感器的工作原理电容器的电容决定于极板的正对面积S、极板间距d、极板间的电介质这几个因素．如果某一物理量(如角度θ、位移x，深度h等)的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化，有这种用途的电容器称电容式传感器．如图所示是用来测定角度θ的电容式传感器．当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，则电容C发生变化．知道电容C的变化，就可以知道θ的变化情况．如图所示是测定压力F的电容式传感器．待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化．知道电容C的变化，就可以知道F的变化情况．如图所示是测定位移x的电容式传感器．随着电介质板进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道电容C的变化，就可以知道x的变化情况．三、机械式鼠标1.内部构成：滚轮、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管(光传感器)，如图所示．2.工作原理：鼠标移动时，滚轮运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，计算机分别统计x、y两个方向上的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移.

四、斯密特触发器的工作原理及其应用斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4V)．原理：白天，光强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的．应用(二)：温度报警器，电路如图所示．原理：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同.(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1.从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．[解析]

托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．[说明]

分析清楚力电传感器的工作原理，明确装置是如何将力这个非电学量转化为电学量是解决该类问题的关键.(1)R1的阻值；(2)R2的阻值；(3)R3的最大阻值．[解析]

(1)由图(b)可知，电压传感器的电压为0的时间，电流传感器的电流为2A，此时R2的阻值为零，有I＝ε/(R1＋r)解得R1＝3Ω