青海省數(shù)字化實驗培訓(xùn)

1、青海省中小學(xué)實驗圖書指導(dǎo)中心青海省中小學(xué)實驗圖書指導(dǎo)中心2014年年12月月8日日海東市、西寧三縣中學(xué)數(shù)字化實驗教師操作技能培訓(xùn)班數(shù)字化信息系統(tǒng)數(shù)字化信息系統(tǒng)DIS Digital Information System硬硬 件件包括：包括：傳感器傳感器采集器采集器配套器材配套器材軟軟 件件包括：包括：專用軟件專用軟件通用軟件通用軟件朗威朗威 DISLab V7.0DISLab V7.0不同的工作模式不同的工作模式有線模式朗威朗威 DISLab V7.0DISLab V7.0不同的工作模式不同的工作模式有線模式朗威朗威 DISLab V7.0DISLab V7.0不同的工作模式不同的工作模式無線

2、模式朗威朗威 DISLab V7.0DISLab V7.0不同的工作模式不同的工作模式無線模式朗威朗威 DISLab V7.0DISLab V7.0不同的工作模式不同的工作模式數(shù)顯模式一體化工作方式一體化工作方式二維平二維平 拋拋電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)無線向心力無線向心力傳感器、采集器、實驗裝置一體化傳感器、采集器、實驗裝置一體化提高儀器性能；方便用戶使用；提高儀器性能；方便用戶使用；F 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 數(shù)字信號數(shù)字信號 非電信號非電信號 A/ /D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)整合數(shù)據(jù)整合 全數(shù)字通信全數(shù)字通信什么是傳感器什么是傳感器便于學(xué)生記憶：便于學(xué)生記憶：能夠?qū)⑼饨绲哪軌驅(qū)⑼饨绲姆请姺请娦盘?，按一定?guī)律轉(zhuǎn)信

3、號，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成換成電電信號輸出的器件或裝置。信號輸出的器件或裝置。溫度變化溫度變化 電阻的變化電阻的變化 水銀體溫計水銀體溫計傳感器的定義：傳感器的定義：能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律，能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律，轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。電信號：電信號：電阻、電容、電感電壓、電阻、電容、電感電壓、電流電流頻率、相位頻率、相位電子體溫計電子體溫計熱敏電阻熱敏電阻這些是傳感器嗎？這些是傳感器嗎？記憶合金記憶合金感溫變色杯感溫變色杯熱敏燈罩熱敏燈罩溫度變化溫度變化 便于學(xué)生記憶：便于學(xué)生記憶：能夠?qū)⑼饨绲哪軌驅(qū)⑼饨绲姆请姺请娦盘枺匆欢ㄒ?guī)

4、律轉(zhuǎn)信號，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成換成電電信號輸出的器件或裝置。信號輸出的器件或裝置。（對溫度敏感的材料）（對溫度敏感的材料） 傳感器的作用傳感器的作用 信息轉(zhuǎn)換信息轉(zhuǎn)換 物理傳感器物理傳感器生物、化學(xué)傳感器生物、化學(xué)傳感器 電電信信號號聲音聲音磁場磁場光照光照加速度加速度壓強壓強溫度溫度濕度濕度力力 非電信號非電信號1、力力 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 力傳感器的測量范圍：力傳感器的測量范圍：50N力傳感器的敏感元件：力傳感器的敏感元件：應(yīng)變計應(yīng)變計懸懸 臂臂 梁梁 F 固定端固定端 在力在力F 作用下，懸臂梁的作用下，懸臂梁的上、下表面均產(chǎn)生微小的形上、下表面均產(chǎn)生微小的

5、形變，稱之為變，稱之為“應(yīng)變應(yīng)變”。F 金屬形變金屬形變 電學(xué)量電學(xué)量 ？懸臂梁是一種彈性元件，懸臂梁是一種彈性元件，一端固定，另一端受力。一端固定，另一端受力。將將“應(yīng)變應(yīng)變”轉(zhuǎn)換為電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量電學(xué)量電學(xué)量金屬應(yīng)變金屬應(yīng)變利用利用電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片，將金屬的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化，將金屬的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化，從而將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。從而將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件（應(yīng)變片應(yīng)變片）電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片在懸臂梁產(chǎn)生應(yīng)變的部位在懸臂梁產(chǎn)生應(yīng)變的部位粘貼應(yīng)變片，將懸臂梁的應(yīng)粘貼應(yīng)變片，將懸臂梁的應(yīng)變傳遞到應(yīng)變片上，從而將變傳遞到應(yīng)變片上，從而將懸臂梁的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的懸臂梁的應(yīng)變

6、轉(zhuǎn)換為電阻的變化。變化。 電阻絲電阻絲受力方向受力方向兩只應(yīng)變片兩只應(yīng)變片兩只應(yīng)變片兩只應(yīng)變片電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片分為金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻應(yīng)變片分為金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。力傳感器使用的是金屬應(yīng)變片。兩大類。力傳感器使用的是金屬應(yīng)變片。 當應(yīng)變片隨著懸臂梁產(chǎn)生形變時，金屬電當應(yīng)變片隨著懸臂梁產(chǎn)生形變時，金屬電阻絲在外力的作用下被拉伸或壓縮，它的長度阻絲在外力的作用下被拉伸或壓縮，它的長度 L 和截面和截面 S 以及電阻率以及電阻率 均會發(fā)生變化。均會發(fā)生變化。R = LS對金屬材料而言，主要是導(dǎo)體的對金屬材料而言，主要是導(dǎo)體的 L 和和 S 發(fā)生發(fā)生改變，而電阻率改變

7、，而電阻率 的變化相對很小，可以忽略的變化相對很小，可以忽略不計。不計。應(yīng)變片工作原理應(yīng)變片工作原理F壓縮時電阻變小壓縮時電阻變小 拉伸時電阻變大拉伸時電阻變大 這里的金屬絲就是一種這里的金屬絲就是一種“應(yīng)變片應(yīng)變片”，它可，它可以將金屬片的形變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。以將金屬片的形變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。金屬片金屬片 金屬絲金屬絲 金屬絲金屬絲 測量電路測量電路電橋電橋懸臂梁的上、下表面各粘貼懸臂梁的上、下表面各粘貼2片片應(yīng)變片，它們的電阻值相同。應(yīng)變片，它們的電阻值相同。R1R2R3R4UR1R2 R3 R4 應(yīng)變片應(yīng)變片（R2、R3）應(yīng)變片應(yīng)變片（R1、R4）R1R2R3R4UUAUB當懸臂梁受力

8、時，梁的上表面伸長，當懸臂梁受力時，梁的上表面伸長，R1、R4電阻值增大；梁的下表面壓縮，電阻值增大；梁的下表面壓縮，R2、R3電阻值減小。此時電阻值減小。此時UAUB，電橋失去電橋失去平衡，輸出與壓力成正比的電壓。平衡，輸出與壓力成正比的電壓。 小小小小大大大大FR2R3R1R4R2R3R1R4R1R2 R3 R4 R = LS力傳感器力傳感器力傳感器力傳感器將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電量將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電量10N 懸臂梁懸臂梁應(yīng)變片應(yīng)變片 15N 5N 18.8 21.9 力的大小力的大小 電壓的大小電壓的大小 懸臂梁懸臂梁15.6 電路電路 1.25V 1.88V 0.63V 應(yīng)變片應(yīng)變片膠水膠水F蠕

9、動蠕動 懸臂梁懸臂梁 使用中的注意事項使用中的注意事項懸臂梁懸臂梁 儀器不使用時，務(wù)儀器不使用時，務(wù)必取下砝碼。必取下砝碼。當傳感器長時間受力時，當傳感器長時間受力時，應(yīng)變片與懸臂梁之間將出應(yīng)變片與懸臂梁之間將出現(xiàn)相對位移，從而產(chǎn)生永現(xiàn)相對位移，從而產(chǎn)生永久性測量誤差。久性測量誤差。 避免長時間受力避免長時間受力 傳感器調(diào)零傳感器調(diào)零懸臂梁測量的，懸臂梁測量的，不單是砝碼，還包不單是砝碼，還包括括測力鉤測力鉤。懸臂梁測量的懸臂梁測量的僅僅是砝碼？僅僅是砝碼？懸臂梁懸臂梁測力鉤對測量的影響測力鉤對測量的影響傳感器測量前必傳感器測量前必須調(diào)零，以消除測須調(diào)零，以消除測力鉤的影響。力鉤的影響。力傳感

10、器：力傳感器：先固定先固定，后調(diào)零后調(diào)零，再測量再測量。作用力必須與懸臂梁垂直作用力必須與懸臂梁垂直 角度不垂直角度不垂直受力方向與懸臂梁垂直受力方向與懸臂梁垂直作作用用力力與與懸懸臂臂梁梁垂垂直直 傳感器與傳感器與測力鉤靜止測力鉤靜止測量擺線的張力測量擺線的張力測到的是分力測到的是分力轉(zhuǎn)軸不動轉(zhuǎn)軸不動作作用用力力與與懸懸臂臂梁梁垂垂直直 作作用用力力與與懸懸臂臂梁梁垂垂直直 傳感器跟隨轉(zhuǎn)動傳感器跟隨轉(zhuǎn)動2、磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 磁感應(yīng)強度傳感器的測量范圍：磁感應(yīng)強度傳感器的測量范圍：15mT磁傳感器的敏感元件：磁傳感器的敏感元件：霍爾元件

11、霍爾元件磁感應(yīng)強度傳感器磁感應(yīng)強度傳感器霍爾元件是根據(jù)霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)原理制成原理制成的傳感器，在磁場的傳感器，在磁場的作用下，產(chǎn)生相的作用下，產(chǎn)生相應(yīng)的電壓。應(yīng)的電壓。 霍爾元件霍爾元件敏感元件敏感元件霍霍 爾爾 效效 應(yīng)應(yīng)UH I B當當 I 保持不變時，保持不變時，通過測量通過測量UH得到得到 B。UHIIB對薄片的測量面對薄片的測量面施加磁場施加磁場 B 在另一側(cè)面將產(chǎn)在另一側(cè)面將產(chǎn)生霍爾電壓生霍爾電壓UH 。在半導(dǎo)體在半導(dǎo)體薄片的薄片的一側(cè)面接通電流一側(cè)面接通電流I 。半導(dǎo)體半導(dǎo)體測量值測量值霍爾效應(yīng)演示霍爾效應(yīng)演示 在薄片的垂直方向施加磁場，電子除了做在薄片的垂直方向

12、施加磁場，電子除了做定向運動外，還在洛倫茲力的作用下向薄片定向運動外，還在洛倫茲力的作用下向薄片的一個側(cè)面偏轉(zhuǎn)，從而形成霍爾電勢。的一個側(cè)面偏轉(zhuǎn)，從而形成霍爾電勢?；魻栐陌惭b狀態(tài)霍爾元件的安裝狀態(tài)內(nèi)部：內(nèi)部：測量磁場的測量磁場的半導(dǎo)體片半導(dǎo)體片處于豎立狀態(tài)處于豎立狀態(tài)霍爾元件霍爾元件B垂直穿過半導(dǎo)體片垂直穿過半導(dǎo)體片控制電流控制電流測量值測量值（霍爾電壓）（霍爾電壓）霍爾元件豎直霍爾元件豎直安裝在電路板上安裝在電路板上電路板電路板探測端指向與磁感線指向探測端指向與磁感線指向相同相同時，測量值為時，測量值為正正。測量值的測量值的“正正”與與“負負”NSSN探測端指向與磁感線指向探測端指向與磁

13、感線指向相反相反時，測量值為時，測量值為負負。磁傳感器應(yīng)該置于何處？磁傳感器應(yīng)該置于何處？通電直導(dǎo)線的磁場通電直導(dǎo)線的磁場 導(dǎo)線下邊導(dǎo)線下邊導(dǎo)線導(dǎo)線磁感線磁感線導(dǎo)線導(dǎo)線磁感線磁感線導(dǎo)線旁邊導(dǎo)線旁邊導(dǎo)線上邊導(dǎo)線上邊實際測量值實際測量值磁感線與半導(dǎo)體片磁感線與半導(dǎo)體片垂直垂直探測端指向與磁感線指向探測端指向與磁感線指向相同相同磁感線與磁感線與半導(dǎo)體片半導(dǎo)體片平行平行磁感線與半導(dǎo)體片磁感線與半導(dǎo)體片垂直垂直探測端指向與磁感線指向探測端指向與磁感線指向相反相反磁感線磁感線電流電流導(dǎo)線導(dǎo)線半導(dǎo)體片狀態(tài)半導(dǎo)體片狀態(tài)SS？測量磁鐵中間的磁場測量磁鐵中間的磁場 0磁傳感器：磁傳感器：方向方向與與位置位置使用中

14、的注意事項使用中的注意事項使用前需預(yù)熱使用前需預(yù)熱3 3分鐘分鐘請勿長時間放置在請勿長時間放置在通電螺線管內(nèi)部通電螺線管內(nèi)部測量值為探管方向的分量測量值為探管方向的分量3、分體式、分體式位移位移 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 分體式位移傳感器的測量范圍：分體式位移傳感器的測量范圍：0200cm用用位移傳感器位移傳感器測量距離測量距離發(fā)發(fā)射射器器紅外線接收管紅外線接收管超聲波接收器超聲波接收器超聲波發(fā)射器超聲波發(fā)射器紅外線發(fā)光管紅外線發(fā)光管接接收收器器超聲波超聲波紅外線紅外線S發(fā)射器發(fā)射器接收器接收器超聲波、紅外線超聲波、紅外線 測距原理測距原理發(fā)發(fā)射射器器紅外線接收管紅

15、外線接收管超聲波接收器超聲波接收器超聲波發(fā)射器超聲波發(fā)射器紅外線發(fā)光管紅外線發(fā)光管接接收收器器超聲波超聲波紅外線紅外線發(fā)射器發(fā)射器同時發(fā)射同時發(fā)射超聲波后到，記為超聲波后到，記為 t2 紅外線先到，記為紅外線先到，記為 t1 （t2 t1）聲速聲速 距離距離超聲波的產(chǎn)生與接收超聲波的產(chǎn)生與接收壓電晶片振動壓電晶片振動40KHZ交流信號交流信號40KHZ交流信號交流信號超超聲聲波波壓電晶片振動壓電晶片振動發(fā)射器發(fā)射器接收器接收器壓電晶片壓電晶片是一種壓電式傳感是一種壓電式傳感元件，它既可以將機械能轉(zhuǎn)換元件，它既可以將機械能轉(zhuǎn)換為電能，又可以將電能轉(zhuǎn)換為為電能，又可以將電能轉(zhuǎn)換為機械能。機械能。使

16、用中的注意事項使用中的注意事項 發(fā)射孔與接收孔必須正對，兩者之間發(fā)射孔與接收孔必須正對，兩者之間不得有障礙物。不得有障礙物。 避免氣流擾動（空調(diào)、電風扇、氣墊避免氣流擾動（空調(diào)、電風扇、氣墊導(dǎo)軌等）。導(dǎo)軌等）。 實驗完畢，關(guān)閉電源。實驗完畢，關(guān)閉電源。4、一體式位移、一體式位移 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 分體式傳感器的測量范圍：分體式傳感器的測量范圍：0.156m5、壓強壓強 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 壓強傳感器的測量范圍：壓強傳感器的測量范圍：0300kPa6、相對、相對壓強壓強 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 相

17、對壓強傳感器的測量范圍：相對壓強傳感器的測量范圍：20kPa壓壓 強強 傳傳 感感 器器壓強傳感器通過壓強傳感器通過“壓力傳感元件壓力傳感元件”接收外部信息，其接收外部信息，其內(nèi)部采用半導(dǎo)體應(yīng)內(nèi)部采用半導(dǎo)體應(yīng)變片。變片。壓力傳感元件壓力傳感元件壓強傳感器用于測壓強傳感器用于測量氣體的絕對壓強。量氣體的絕對壓強。元件內(nèi)部用單晶硅元件內(nèi)部用單晶硅制成制成 5 微米厚的薄膜，微米厚的薄膜，薄膜上分布薄膜上分布 4 枚電阻枚電阻相等的半導(dǎo)體應(yīng)變片。相等的半導(dǎo)體應(yīng)變片。薄薄 膜膜半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片R4R3R2R1當氣體作用于薄膜當氣體作用于薄膜時，薄膜彎曲，并使時，薄膜彎曲，并使應(yīng)變片產(chǎn)生形變。應(yīng)

18、變片產(chǎn)生形變。壓力傳感元件壓力傳感元件真空室真空室5微米硅膜片微米硅膜片半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片壓強傳感器使用半導(dǎo)體應(yīng)變片。壓強傳感器使用半導(dǎo)體應(yīng)變片。對半導(dǎo)體材料而言，當應(yīng)變片變形時，對半導(dǎo)體材料而言，當應(yīng)變片變形時，主要是電阻率主要是電阻率 發(fā)生改變，而長度發(fā)生改變，而長度 L 和和面積面積 S 的變化相對很小，可以忽略不計。的變化相對很小，可以忽略不計。R = LS半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度比金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度比金屬應(yīng)變片高高50100倍。倍。測量電路測量電路硅膜片形變時，外圈應(yīng)變片被拉伸，硅膜片形變時，外圈應(yīng)變片被拉伸，R1和和R4的電阻值變大；的電阻值變大；內(nèi)圈應(yīng)變片受到壓縮，

19、內(nèi)圈應(yīng)變片受到壓縮，R2和和R3的的電阻值變小。電阻值變小。電橋失去平衡，輸出與氣體壓力成正比的電壓信號電橋失去平衡，輸出與氣體壓力成正比的電壓信號。R1R2R3R4R1R2R3R4F側(cè)視圖：側(cè)視圖：R4R3R2R1硅膜片硅膜片應(yīng)變片應(yīng)變片外圈應(yīng)變片外圈應(yīng)變片內(nèi)圈應(yīng)變片內(nèi)圈應(yīng)變片UAUBU使用中的注意事項使用中的注意事項 不能直接測量液體或有害氣體的壓強不能直接測量液體或有害氣體的壓強，可通過隔離裝置進行間接測量?？赏ㄟ^隔離裝置進行間接測量。 被測容器與軟管必須緊密連接。被測容器與軟管必須緊密連接。 軟管容積約軟管容積約 1 毫升，需進行相應(yīng)處理。毫升，需進行相應(yīng)處理。 需要進行對比實驗時，注

20、意各傳感器需要進行對比實驗時，注意各傳感器的初始值是否一致？的初始值是否一致？ 相對壓強傳感器的相對壓強傳感器的“正正”與與“負負”7、溫度溫度 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 溫度傳感器的測量范圍：溫度傳感器的測量范圍：20130溫度傳感器的敏感元件：溫度傳感器的敏感元件：鉑電阻鉑電阻溫度傳感器溫度傳感器溫度傳感器中的熱電阻由鉑金屬制成。溫度傳感器中的熱電阻由鉑金屬制成。鉑電阻：鉑電阻：精確、穩(wěn)定，線性好；精確、穩(wěn)定，線性好；但是，響應(yīng)慢、價格高。但是，響應(yīng)慢、價格高。鉑電阻鉑電阻測測 量量 電電 路路R1tR2R3UOUTUAUBRT當溫度上升時，鉑電阻當溫度上升時，

21、鉑電阻的電阻值隨之變大，的電阻值隨之變大，UAUB，電橋失去平衡，電橋失去平衡，輸出與溫度變化相對應(yīng)的輸出與溫度變化相對應(yīng)的電壓。電壓。然后通過放大器處理后然后通過放大器處理后輸出信號輸出信號UOUT。鉑電阻鉑電阻氣體壓強與溫度的關(guān)系氣體壓強與溫度的關(guān)系壓強與溫度的擬合圖線壓強與溫度的擬合圖線 壓強壓強 p 溫度溫度 T 使用中的注意事項使用中的注意事項時間時間壓強壓強時間時間溫度溫度理想狀態(tài)：理想狀態(tài)：溫度與壓強同步上升溫度與壓強同步上升實際狀態(tài)：溫度變化非常慢實際狀態(tài)：溫度變化非常慢溫度傳感器的延時性溫度傳感器的延時性常見的實驗圖線常見的實驗圖線溫度值滯后溫度值滯后?導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱硅脂金屬管

22、金屬管鉑電阻鉑電阻鉑金屬鉑金屬 玻璃玻璃 陶瓷片陶瓷片 金屬管金屬管導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱硅脂鉑電阻鉑電阻玻璃玻璃鉑金屬鉑金屬 溫度變化溫度變化通過金屬管通過金屬管通過導(dǎo)熱硅脂通過導(dǎo)熱硅脂通過封裝片通過封裝片鉑金屬鉑金屬傳感器的結(jié)構(gòu)傳感器的結(jié)構(gòu)溫度傳感器不能迅速響應(yīng)溫度傳感器不能迅速響應(yīng)外界的溫度變化，在動態(tài)測外界的溫度變化，在動態(tài)測量中將引起測量誤差。量中將引起測量誤差。 傳導(dǎo)過程傳導(dǎo)過程熱平衡過程熱平衡過程實驗裝置改進實驗裝置改進壓縮氣體優(yōu)做功實驗器壓縮氣體優(yōu)做功實驗器傳感器改進傳感器改進快速溫度傳感器快速溫度傳感器探針采用半封閉設(shè)計 1 1、請勿直接與硬質(zhì)物體摩擦、請勿直接與硬質(zhì)物體摩擦 2、不可

23、使用火焰直接對金屬針加熱！使用中的注意事項使用中的注意事項8、光電門光電門 傳感器傳感器 測定瞬時速度測定瞬時速度 研究機械能守恒定律研究機械能守恒定律 物體動能的大小物體動能的大小 研究向心力研究向心力 變力做功下的動能定理變力做功下的動能定理 變力作用下的動量定理變力作用下的動量定理 驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律 法拉第電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng) 平拋運動的軌跡平拋運動的軌跡物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 光電門傳感器的結(jié)構(gòu)光電門傳感器的結(jié)構(gòu)圓形發(fā)射孔圓形發(fā)射孔窄縫接收孔窄縫接收孔紅外線發(fā)光管紅外線發(fā)光管紅外線接收管紅外線接收管計時器計時器光電門猶如一扇光電門猶如一扇“門門”，沒

24、有物體遮擋時，大門緊閉，沒有物體遮擋時，大門緊閉，計時器不工作。計時器不工作。發(fā)光管發(fā)光管接收管接收管物體通過光電門的時間：物體通過光電門的時間：從從開始擋光開始擋光 到到 擋光結(jié)束擋光結(jié)束的時間差的時間差當物體后緣越過光束中央當物體后緣越過光束中央時，光電門時，光電門“關(guān)門關(guān)門”，計時，計時器停止計時。器停止計時。當物體前緣到達光束中當物體前緣到達光束中央時，光電門央時，光電門“開門開門”。計。計時器開始計時。時器開始計時。光電門的作用（光電門的作用（1） ：測量時間測量時間計時器計時器擋擋光光片片用光電門和擋光片測量速度用光電門和擋光片測量速度學(xué)生對此熟悉后，就會將學(xué)生對此熟悉后，就會將光

25、電門和擋光片一起，作為光電門和擋光片一起，作為測量速度的工具。測量速度的工具。v =st s已知：光電門的寬度已知：光電門的寬度 s測量：通過光電門的時間測量：通過光電門的時間 t得到：物體運動的速度得到：物體運動的速度 v I 形擋光片形擋光片U形形 擋光片擋光片擋光片分為擋光片分為 I 形和形和 U 形形用光電門和擋光片測量速度用光電門和擋光片測量速度I I型與型與U U型檔光片的優(yōu)勢型檔光片的優(yōu)勢在測量速度時，在測量速度時，I 形擋光片越狹窄，形擋光片越狹窄，得到的平均速度越接近瞬時速度，有得到的平均速度越接近瞬時速度，有利于精確的實驗。利于精確的實驗。“I ”形擋光片對光電門的要求形擋

26、光片對光電門的要求但是，但是， 使用使用 I 形擋光片時，環(huán)境光形擋光片時，環(huán)境光直接影響光電門的測量結(jié)果。擋光片直接影響光電門的測量結(jié)果。擋光片越窄，對光電門的要求越高。越窄，對光電門的要求越高。要求要求 ：光電門本身要準確光電門本身要準確（測量值接近理論值）（測量值接近理論值）環(huán)境光環(huán)境光影響光電門的擋光時間影響光電門的擋光時間正常光照下正常光照下的數(shù)據(jù)分布的數(shù)據(jù)分布強光下的數(shù)據(jù)分布強光下的數(shù)據(jù)分布 對對 I 形擋光片形擋光片環(huán)境光環(huán)境光影響光電門的擋光時間影響光電門的擋光時間弱光環(huán)境中，光電門遲鈍，弱光環(huán)境中，光電門遲鈍，擋光時間可能大于理論值；擋光時間可能大于理論值；強光環(huán)境中，光電門

27、敏感，強光環(huán)境中，光電門敏感，擋光時間可能小于理論值；擋光時間可能小于理論值；9、聲波聲波 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 聲波傳感器的測量范圍：聲波傳感器的測量范圍：20HZ 20kHZ聲聲 傳傳 感感 器器聲傳感器利用聲傳感器利用電容式駐極體傳聲器電容式駐極體傳聲器作為轉(zhuǎn)換元件作為轉(zhuǎn)換元件 聲波傳感器聲波傳感器 聲級傳感器聲級傳感器 電容式駐極體電容式駐極體傳聲器工作原理傳聲器工作原理在塑料薄膜上蒸發(fā)一層金屬膜，經(jīng)高壓電場處理后，兩個在塑料薄膜上蒸發(fā)一層金屬膜，經(jīng)高壓電場處理后，兩個表面分別儲存正負電荷，這種材料稱為駐極體。表面分別儲存正負電荷，這種材料稱為駐極體。將

28、駐極體膜上的金屬層作為電極，與固定電極保持一定的將駐極體膜上的金屬層作為電極，與固定電極保持一定的距離，中間以空氣作為介質(zhì)，這就構(gòu)成了平板電容器。距離，中間以空氣作為介質(zhì)，這就構(gòu)成了平板電容器。 塑料膜塑料膜固定電極固定電極金屬膜金屬膜駐極體駐極體振動膜振動膜平板電容器平板電容器介質(zhì)介質(zhì)電容式駐極體傳聲器工作原理電容式駐極體傳聲器工作原理當振動膜振動時，振動膜與固當振動膜振動時，振動膜與固定電極之間的距離定電極之間的距離 d 發(fā)生改變，使發(fā)生改變，使電容量電容量C發(fā)生相應(yīng)的變化。發(fā)生相應(yīng)的變化。由于膜片上的電量由于膜片上的電量Q不變，不變，Q = = CU電容量電容量C的變化必然引起兩個電的變

29、化必然引起兩個電極間電壓極間電壓U的變化，從而產(chǎn)生隨聲的變化，從而產(chǎn)生隨聲波變化的交變電壓波變化的交變電壓U。C = Sd振動膜振動膜固定電極固定電極dU 距離距離 d 電容量電容量C交變電壓交變電壓U膜振動膜振動電容式駐極體傳聲器工作原理電容式駐極體傳聲器工作原理膜片膜片振動振動容量容量變化變化產(chǎn)生產(chǎn)生充放充放電流電流阻抗阻抗變換變換聲波聲波輸出輸出信號信號工作原理：工作原理：輸出音頻信號輸出音頻信號場效應(yīng)管場效應(yīng)管駐極體駐極體振動膜振動膜固定電極固定電極10-11、電壓電壓 和和 電流電流 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 電壓傳感器的測量范圍：電壓傳感器的測量范圍：2

30、0V電流傳感器的測量范圍：電流傳感器的測量范圍：2A電壓傳感器電壓傳感器電壓傳感器是一種轉(zhuǎn)換器，電壓傳感器是一種轉(zhuǎn)換器，它將它將20V之間的輸入電壓轉(zhuǎn)之間的輸入電壓轉(zhuǎn)換成換成 02.5V對應(yīng)的輸出電壓。對應(yīng)的輸出電壓。電壓表電壓表 20V02.5VR102.5V模擬信號模擬信號R3R2R4數(shù)字信號數(shù)字信號放大器放大器20V電路設(shè)置兩組分壓電路，電路設(shè)置兩組分壓電路，以適應(yīng)輸入電壓的極性變化。輸入阻抗以適應(yīng)輸入電壓的極性變化。輸入阻抗1M1MA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器分壓電路分壓電路內(nèi)部電路內(nèi)部電路多量程電壓傳感器多量程電壓傳感器根據(jù)被測量的大小，選擇較根據(jù)被測量的大小，選擇較低量程進行測量，可以獲得較

31、低量程進行測量，可以獲得較準確的測量結(jié)果。準確的測量結(jié)果。例如：例如：測量測量1.9V電壓，電壓，2V量程優(yōu)于量程優(yōu)于20V量程。量程。測量未知電壓時，量程的測量未知電壓時，量程的選擇必須從大到小，以免超選擇必須從大到小，以免超出傳感器測量范圍。出傳感器測量范圍。（20V；2V；0. 2 V）電流傳感器電流傳感器電流傳感器是一種轉(zhuǎn)換器，電流傳感器是一種轉(zhuǎn)換器，它將它將 2A之間的電流轉(zhuǎn)換成之間的電流轉(zhuǎn)換成02.5V對應(yīng)的輸出電壓。對應(yīng)的輸出電壓。電流表電流表 UIR放大器放大器2A當輸入電流當輸入電流 I 通過電阻通過電阻 R 時，在電阻兩端時，在電阻兩端產(chǎn)生電壓產(chǎn)生電壓 U，從而將輸入電流轉(zhuǎn)

32、換為電壓。，從而將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓。A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電路內(nèi)部電路內(nèi)阻內(nèi)阻0.1 多量程電流傳感器多量程電流傳感器根據(jù)被測量的大小，選擇較低根據(jù)被測量的大小，選擇較低量程進行測量，可以獲得較準確量程進行測量，可以獲得較準確的測量結(jié)果。的測量結(jié)果。例如：例如：測量測量190mA電流，電流，200mA量程優(yōu)于量程優(yōu)于2A量程。量程。測量未知電流時，量程的測量未知電流時，量程的選擇必須從大到小，以免超選擇必須從大到小，以免超出傳感器測量范圍。出傳感器測量范圍。（2A；200mA； 20mA）12、微電流、微電流 傳感器傳感器物理實驗室常用傳感器物理實驗室常用傳感器 微電流傳感器的測量范圍：微電

33、流傳感器的測量范圍：1A微電流傳感器微電流傳感器 靈敏電流計靈敏電流計 測量范圍：測量范圍：1A 微電流傳感器是一種微電流傳感器是一種轉(zhuǎn)換器，它將轉(zhuǎn)換器，它將1A之間之間的電流轉(zhuǎn)換成的電流轉(zhuǎn)換成02.5V之之間對應(yīng)的電壓。間對應(yīng)的電壓。微電流傳感器的內(nèi)阻約微電流傳感器的內(nèi)阻約為為2000 。不得接入含電源的電路，不得接入含電源的電路，以免損壞儀器。以免損壞儀器。只能用于定性的測量。只能用于定性的測量。IR高倍高倍放大器放大器1A當輸入電流當輸入電流 I 通過電阻通過電阻 R 時，在電阻兩端時，在電阻兩端產(chǎn)生電壓，將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓，并經(jīng)過產(chǎn)生電壓，將輸入電流轉(zhuǎn)換為電壓，并經(jīng)過高倍放大、調(diào)整后

34、輸出。高倍放大、調(diào)整后輸出。A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電路內(nèi)部電路內(nèi)阻內(nèi)阻2000 13、pHpH傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 pHpH傳感器的測量范圍：傳感器的測量范圍：0 14p H 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之pH傳感器用于測量液體的傳感器用于測量液體的pH值，即溶液的酸堿性能。值，即溶液的酸堿性能。p H 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之參比電極傳感器電路測量電極待測溶液 待測溶液中氫離子與玻璃電極（測量電極）表面水化層進行離子交換，從而使玻璃電極內(nèi)部有電位產(chǎn)生。銀/氯化銀電極（參比電極）中的電位是固定的。測量電極

35、與參比電極之間的電位差通過傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)換為pH的變化。 傳 感 器 工 作 原 理p H 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之傳 感 器 的 使 用1、使用前需校準；2、使用pH傳感器前，請把電極前端的保護套取下，用蒸餾水清洗電極前端23次后，用濾紙吸干附著在電極表面的蒸餾水，以避免試劑沾污；3、使用時將電極前端插入待測溶液即可。注意：電極前端玻璃泡需浸入溶液液面。14、電導(dǎo)率、電導(dǎo)率傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 電導(dǎo)率傳感器的測量范圍：電導(dǎo)率傳感器的測量范圍：020mS/cm電 導(dǎo) 率 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器

36、之之電導(dǎo)率傳感器用于測量溶液的導(dǎo)電性能，也可定性電導(dǎo)率傳感器用于測量溶液的導(dǎo)電性能，也可定性或定量比較溶液中的離子濃度?；蚨勘容^溶液中的離子濃度。 電 導(dǎo) 率 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之 電極玻璃基座上有兩片鉑黑電極，其位置和距離都已固定。 電極插入待測液體,在外界交變電壓的作用下產(chǎn)生電流，通過傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)換為電導(dǎo)率數(shù)值的變化。 傳 感 器 工 作 原 理鉑黑電極待測溶液傳感器電路電 導(dǎo) 率 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之傳 感 器 的 使 用1、使用電導(dǎo)率傳感器前，請用蒸餾水清洗電極前端23次后，用濾紙吸干附著在電極表面的蒸

37、餾水，以避免試劑沾污。2、使用時請將電極前端插入待測溶液即可。注意使電極前端玻璃環(huán)沒過溶液液面以下。15、氧氣、氧氣傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 氧氣傳感器的測量范圍：氧氣傳感器的測量范圍：0100% 氧 氣 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之氧氣傳感器用于測量氣體中的氧氣含量。氧氣傳感器用于測量氣體中的氧氣含量。 氧 氣 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之樹脂薄膜陽極（鉛）陰極（鍍金）電解質(zhì)（酸液）U傳感器電路 氧氣傳感器電極由鉛陽極、鍍金陰極及特定的酸液組成。 氧分子通過樹脂薄膜進入，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)（消耗電子），還原產(chǎn)

38、物（OH-）通過電解質(zhì)酸液到達陽極并與鉛發(fā)生氧化反應(yīng)（生成電子），這兩個反應(yīng)將會使兩極板間產(chǎn)生電流，通過傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)化為氧氣濃度。 傳 感 器 工 作 原 理16、二氧化碳、二氧化碳傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 二氧化碳傳感器的測量范圍：二氧化碳傳感器的測量范圍：05000ppm / 050000ppm 二 氧 化 碳 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之二氧化碳傳感器用于測量氣體中二氧化碳濃度。二氧化碳傳感器用于測量氣體中二氧化碳濃度。 二 氧 化 碳 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之紅外輻射源紅外輻射紅外接收器I

39、NOUT氣室 二氧化碳傳感器敏感元件為紅外輻射源和紅外接收器。 紅外輻射源發(fā)出紅外輻射。氣體通過氣泵進入氣室，沒有被CO2吸收的輻射由紅外接收器吸收，并導(dǎo)致其溫度升高而輸出一個放大的電信號，通過傳感器電路處理，即可轉(zhuǎn)化為CO2濃度。 傳 感 器 工 作 原 理 1、本傳感器為泵動循環(huán)式結(jié)構(gòu)，使用前需打開傳感器電源開關(guān)，預(yù)熱2分鐘，待示數(shù)溫定后，再進行測量 2、傳感器一般12個月18個月校準一次，如測量數(shù)據(jù)偏差過大，需返廠校準 3、傳感器內(nèi)請勿吸入液體！使用中的注意事項使用中的注意事項17、溶解氧、溶解氧傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 溶解氧傳感器的測量范圍：溶解氧傳感器的

40、測量范圍：020mg/L 溶 解 氧 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之溶解氧傳感器用于測量水中氧氣含量。溶解氧傳感器用于測量水中氧氣含量。 溶 解 氧 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之傳 感 器 工 作 原 理 電極是由一個銀陽極和金陰極組成，陽極與陰極之間存在800mV電勢差。 氧氣透過半透膜（只允許氧氣分子通過）在陰極因反應(yīng)而減少，從而在陰極附近造成一個氧氣壓為零的點。通過傳感器電路處理，并校準補償溫度誤差后，即可轉(zhuǎn)化為待測溶液溶解氧數(shù)值。 陰極陽極半透膜待測溶液傳感器電路 溶 解 氧 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之

41、傳 感 器 的 使 用1、傳感器使用前需要校準；2、所測液體應(yīng)為流動狀態(tài)，可用磁力攪拌器對其進行攪拌；3、取下保護套時，要輕輕拉出，請勿旋轉(zhuǎn)，避免電極液滲漏或電極半透膜損壞；4、實驗完畢安裝保護套時，應(yīng)保持電極底端與保護套有3mm左右的空間。18、高溫、高溫傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 高溫傳感器的測量范圍：高溫傳感器的測量范圍：01200 高 溫 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之高溫傳感器可直接測量高溫物體溫度（如火焰溫度）。高溫傳感器可直接測量高溫物體溫度（如火焰溫度）。 高 溫 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之傳感器

42、工作原理 高溫傳感器的敏感元件為熱電偶。 當導(dǎo)體的兩個接觸點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢U，通過傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)換為溫度的變化。 U接觸點1金屬A金屬B接觸點2 高 溫 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之典型實驗酒精燈火焰溫度溫度-時間 圖線19、氧化還原、氧化還原傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 氧化還原傳感器的測量范圍：氧化還原傳感器的測量范圍：-5001200mV 氧 化 還 原 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之氧化還原傳感器用于測量溶液的氧化還原性。氧化還原傳感器用于測量溶液的氧化還原性。 氧 化 還

43、 原 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之參比電極傳感器電路測量電極待測溶液傳 感 器 工 作 原 理 鉑金電極（測量電極）表面能夠吸收或釋放電子，從而使電極內(nèi)部有電位產(chǎn)生。銀/氯化銀電極（參比電極）中的電位是固定的。測量電極與參比電極之間的電位差通過傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)換為溶液的氧化還原電位的變化。 氧 化 還 原 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之傳 感 器 的 使 用 1、傳感器測量待測溶液時，需將電極前端玻璃泡完全浸沒在溶液中。 2、清洗電極時，使用吸水紙輕觸電極以吸干水分，不能與電極摩擦，以免損傷。 氧 化 還 原 傳 感 器生生 化化 系

44、系 列列 傳傳 感感 器器 之之典 型 實 驗ORP變化對水生植物的影響20、二氧化硫、二氧化硫傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 二氧化硫傳感器的測量范圍：二氧化硫傳感器的測量范圍：020ppm 二 氧 化 硫 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之二氧化硫傳感器用于測量氣體中二氧化硫的含量。二氧化硫傳感器用于測量氣體中二氧化硫的含量。 二 氧 化 硫 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之離子交換膜工作電極對電極半透膜U 電極是由一個工作電極（鉑電極）和對電極組成。 SO2氣透過半透膜在工作電極因發(fā)生氧化反應(yīng)而減少,反應(yīng)產(chǎn)物H+透過離子

45、交換膜在對電極上發(fā)生還原反應(yīng)。通過傳感器電路處理，即可轉(zhuǎn)化為SO2的濃度。 傳 感 器 工 作 原 理21、色度、色度傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 色度傳感器的測量范圍：色度傳感器的測量范圍：0100% 色 度 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之色度傳感器用于測量有色溶液的透光率，色度傳感器用于測量有色溶液的透光率，基于比爾定律可計算出溶液的濃度?；诒葼柖煽捎嬎愠鋈芤旱臐舛?。 色 度 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之發(fā)光管待測溶液光電管 由發(fā)光管發(fā)出的光（I0）通過裝有溶液樣品的比色皿,透射光（I）被光電管吸收,通過傳感器電路處理后即可轉(zhuǎn)換為溶液的透射比。 傳 感 器 工 作 原 理透光率=透射光強度/入射光強度 即：T=I/I0 吸光度A=lgI/I0=lg1/T吸光度與濃度的關(guān)系符合比爾定律A=kCL 色 度 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之典 型 實 驗有色溶液濃度測定實驗數(shù)據(jù)標準曲線22、濁度、濁度傳感器傳感器生化實驗室常用傳感器生化實驗室常用傳感器 濁度傳感器的測量范圍：濁度傳感器的測量范圍：0400NTU 濁 度 傳 感 器生生 化化 系系 列列 傳傳 感感 器器 之之濁度傳感