物理《傳感器的應(yīng)用(一)》課件(新人教選修)

1、第二節(jié)第二節(jié) 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用傳感器應(yīng)用的一般模式：傳感器應(yīng)用的一般模式：1、力電傳感器的應(yīng)用、力電傳感器的應(yīng)用電子秤電子秤 閱讀教材，思考并回答問題：閱讀教材，思考并回答問題：（1 1）電子秤用的測力裝置是什么？它由什么元件組成？）電子秤用的測力裝置是什么？它由什么元件組成？（2 2）簡述力傳感器的工作原理。）簡述力傳感器的工作原理。（3 3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？ 1、電子秤的測力裝置是、電子秤的測力裝置是力傳感器力傳感器，它是由一個金，它是由一個金屬梁和兩個應(yīng)變片一起組成了測力部分。屬梁和兩個應(yīng)變片一起組成了測力部分。

2、U U1 1U U2 2（2 2）簡述力傳感器的工作原理。）簡述力傳感器的工作原理。2、在金屬梁沒有力的情況下，金屬梁處于水平狀態(tài)，梁的上下應(yīng)、在金屬梁沒有力的情況下，金屬梁處于水平狀態(tài)，梁的上下應(yīng)變片的長度沒變且相等，兩應(yīng)變片的電阻大小也相等，當(dāng)給金屬梁變片的長度沒變且相等，兩應(yīng)變片的電阻大小也相等，當(dāng)給金屬梁施加豎直向下的力時，金屬梁會向下彎曲，使得金屬梁上面的應(yīng)變施加豎直向下的力時，金屬梁會向下彎曲，使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長，電阻變大，兩端電壓也變大，而下邊的應(yīng)變片被擠壓收片被拉長，電阻變大，兩端電壓也變大，而下邊的應(yīng)變片被擠壓收縮，電阻變小，兩端的電壓也減小，使得兩應(yīng)變片兩端電壓值

3、不相縮，電阻變小，兩端的電壓也減小，使得兩應(yīng)變片兩端電壓值不相等，存在差值，控制電路就通過這個差值，經(jīng)過放大電路將差值信等，存在差值，控制電路就通過這個差值，經(jīng)過放大電路將差值信號放大，再在顯示器上顯示出數(shù)字，即力號放大，再在顯示器上顯示出數(shù)字，即力F的的大小。大小。3 3、應(yīng)變片能夠把物體、應(yīng)變片能夠把物體形變形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓電壓這個這個電學(xué)量電學(xué)量（3 3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？ 原因：雙金屬片原因：雙金屬片銅的膨脹系數(shù)大于鐵銅的膨脹系數(shù)大于鐵2、溫度傳感器的應(yīng)用、溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗電熨斗 常溫下兩觸點

4、分離。溫度升高，兩種金屬膨脹常溫下兩觸點分離。溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。雙金屬片溫度傳感器雙金屬片溫度傳感器的作用：控制電路的通斷的作用：控制電路的通斷. .2、溫度傳感器的應(yīng)用、溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗電熨斗 思考與討論：思考與討論：常溫下兩觸點是接觸還是分離？常溫下兩觸點是接觸還是分離？如何用調(diào)溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫如何用調(diào)溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？度？思思考與討論考與討論：（1）常溫下，上、下）常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的還是觸點應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高分離的？當(dāng)溫度過高時，雙金

5、屬片將怎樣時，雙金屬片將怎樣起作用？起作用？常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動控制狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動控制溫度的作用溫度的作用 （2）熨燙棉麻衣物）熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，需要設(shè)定較高的

6、溫度，熨燙絲綢衣物需要設(shè)熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，這是定較低的溫度，這是如何利用調(diào)溫旋鈕來如何利用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的？實現(xiàn)的？熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達(dá)到控制在不同溫度的目的的難易，達(dá)到控制在不同溫度的目的設(shè)定較設(shè)定較高的溫度，應(yīng)使螺絲下降，反之升高高的溫度，應(yīng)使螺絲下降，反之升高。 問題提出問題提出: 電飯鍋燒飯電飯鍋燒飯,飯熟后會自動斷開飯熟后會自動斷開 ，而燒水時

7、卻不能自動斷開。為什么？而燒水時卻不能自動斷開。為什么？ 1、電飯鍋中溫度傳感器的主要元件是什么？、電飯鍋中溫度傳感器的主要元件是什么？ 2、感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？、感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？ 3、感溫鐵氧體有何特點？、感溫鐵氧體有何特點？ 4、什么是、什么是“居里點居里點”？ 感溫鐵氧體的特點感溫鐵氧體的特點：常溫下具有鐵：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約上升到約103時，就失去了鐵磁性，時，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了。注意：這個溫不能被磁體吸引了。注意：這個溫度在物理學(xué)中稱為度在物理學(xué)中稱為 該材料的該材料的“居里居里溫度溫度”

8、或或“居里點居里點”。思考：取一塊電飯鍋用的感溫鐵氧體，使它與一小塊思考：取一塊電飯鍋用的感溫鐵氧體，使它與一小塊的永磁體吸在一起，用功率較大的電烙鐵給鐵氧體加的永磁體吸在一起，用功率較大的電烙鐵給鐵氧體加熱，經(jīng)過一段時間后會發(fā)生什么現(xiàn)象？熱，經(jīng)過一段時間后會發(fā)生什么現(xiàn)象？現(xiàn)象現(xiàn)象：當(dāng)用電烙鐵給鐵氧體加熱時，經(jīng)過一段時：當(dāng)用電烙鐵給鐵氧體加熱時，經(jīng)過一段時間，鐵氧體就會失去磁性。間，鐵氧體就會失去磁性。電飯鍋的構(gòu)造電飯鍋的構(gòu)造手動按鈕手動按鈕接線螺釘接線螺釘觸點（電熱板電源開關(guān)）觸點（電熱板電源開關(guān)）永磁鐵永磁鐵電熱板電熱板內(nèi)膽底內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體感溫鐵氧體手動按鈕手動按鈕接線螺釘接線螺

9、釘觸點（電熱板電源開關(guān)）觸點（電熱板電源開關(guān)）永磁鐵永磁鐵電熱板電熱板內(nèi)膽底內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體感溫鐵氧體思考思考與討與討論：論：（1）開始煮飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕？手松開后）開始煮飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕？手松開后這個按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么？這個按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么？ 開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸結(jié)合在一起，觸點相接，電路感溫磁體相吸結(jié)合在一起，觸點相接，電路接通，開始加熱，手松開后，由于鍋內(nèi)溫度接通，開始加熱，手松開后，由于鍋內(nèi)溫度較低感溫鐵氧體與磁鐵相互吸引而不能使按較低感溫鐵氧體與磁鐵相互吸引而

10、不能使按鈕再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。鈕再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。手動按鈕手動按鈕接線螺釘接線螺釘觸點（電熱板電源開關(guān)）觸點（電熱板電源開關(guān)）永磁鐵永磁鐵電熱板電熱板內(nèi)膽底內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體感溫鐵氧體（2）煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一）煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度？為什么？定的溫度？為什么？會。煮飯時水沸騰后，鍋內(nèi)的溫度基本保持會。煮飯時水沸騰后，鍋內(nèi)的溫度基本保持在水的沸點溫度（在水的沸點溫度（100）不變。）不變。（3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變 化？這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作？化？這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作？

11、飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至至“居里點居里點103”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，開關(guān)自動斷開，簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，開關(guān)自動斷開，且不能自動復(fù)位。且不能自動復(fù)位。手動按鈕手動按鈕接線螺釘接線螺釘觸點（電熱板電源開關(guān)）觸點（電熱板電源開關(guān)）永磁鐵永磁鐵電熱板電熱板內(nèi)膽底內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體感溫鐵氧體（4）如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電？如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100不變，溫度低于不變，溫度低于“居

12、里點居里點103”，電飯鍋不能，電飯鍋不能自動斷電。自動斷電。手動按鈕手動按鈕接線螺釘接線螺釘觸點（電熱板電源開關(guān)）觸點（電熱板電源開關(guān)）永磁鐵永磁鐵電熱板電熱板內(nèi)膽底內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體感溫鐵氧體非電學(xué)量非電學(xué)量傳感器傳感器電學(xué)量電學(xué)量控制電路通斷控制電路通斷報警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)報警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管光二極管LED、光電三極管、光電三極管和不透明的擋板平時，光和不透明的擋板平時，光電三極管收不到電三極管收不到LED發(fā)出的發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)煙霧光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對光有散射作用，進(jìn)入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極使部分光線照射到光電三極管上，

13、其電阻變小與傳感管上，其電阻變小與傳感器連接的電路檢測出這種變器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報化，就會發(fā)出警報 利用煙霧對光的散射來工作利用煙霧對光的散射來工作鼠標(biāo)中的紅外接收管就是光傳感器。鼠標(biāo)中的紅外接收管就是光傳感器。鼠標(biāo)移動時，滾球帶動鼠標(biāo)移動時，滾球帶動 x、y 方向兩個碼盤轉(zhuǎn)動，方向兩個碼盤轉(zhuǎn)動，紅外管接收到一個個紅外線脈沖。計算機(jī)分別統(tǒng)計紅外管接收到一個個紅外線脈沖。計算機(jī)分別統(tǒng)計 x、y 兩個方向上的脈沖信號，就能確定鼠標(biāo)的位置。兩個方向上的脈沖信號，就能確定鼠標(biāo)的位置。 膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生隨聲波變化

14、的感應(yīng)電流。隨聲波變化的感應(yīng)電流。（1）動圈式話筒：）動圈式話筒：音圈音圈金屬膜片金屬膜片永久永久磁鐵磁鐵工作原理工作原理:電磁感應(yīng)電磁感應(yīng). 聲聲電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 電流電流（2）電容式話筒：）電容式話筒：聲聲電容變化電容變化電流、電壓電流、電壓（3）駐極體話筒：）駐極體話筒：原理原理:它由內(nèi)部的駐極體塑料膜感受聲波它由內(nèi)部的駐極體塑料膜感受聲波. 工作電壓工作電壓: 36 V特點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，常用在特點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，常用在盒式錄音機(jī)、聲控玩具等便宜的家電上盒式錄音機(jī)、聲控玩具等便宜的家電上駐極體駐極體背極背極塑料膜塑料膜空隙空隙思考與討論：思考

15、與討論：1、為什么溫度較高時壓縮機(jī)自動工作，達(dá)到設(shè)、為什么溫度較高時壓縮機(jī)自動工作，達(dá)到設(shè)定低溫后就自動停止工作？定低溫后就自動停止工作？2、凸輪為什么可以改變設(shè)定的溫度？、凸輪為什么可以改變設(shè)定的溫度？氯甲烷及它的蒸氣氯甲烷及它的蒸氣思考與討論：思考與討論：1、應(yīng)該把恒溫箱中的加熱器接在、應(yīng)該把恒溫箱中的加熱器接在 A、B 還是還是 C、D 之間呢？之間呢？2、要使箱內(nèi)溫度保持、要使箱內(nèi)溫度保持100，可變電阻，可變電阻R值應(yīng)調(diào)值應(yīng)調(diào)節(jié)多大？節(jié)多大？非接觸式紅外測溫儀非接觸式紅外測溫儀 由于物體的溫由于物體的溫度不同，發(fā)射紅度不同，發(fā)射紅外線的情況也不外線的情況也不同，因此利用紅同，因此利用

16、紅外線敏感元件可外線敏感元件可以實現(xiàn)無接觸測以實現(xiàn)無接觸測溫溫?zé)犭娕紵犭娕? :T1T2T1T2mA 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和和B焊接起來，焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和和B的兩個執(zhí)著點的兩個執(zhí)著點1和和2之之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中因而在回路中形成電流形成電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。一效應(yīng)來工作的。 將微機(jī)輔助實驗系統(tǒng)所配的溫度傳感器與計算機(jī)將微機(jī)輔助實驗系統(tǒng)所配的溫度傳感器與計算機(jī)連接連接,可以實

17、現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、畫圖的智能化功能可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、畫圖的智能化功能. 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動控制裝置，而設(shè)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動控制裝置，而設(shè)計自動控制裝置很多情況下要用到傳感器如光計自動控制裝置很多情況下要用到傳感器如光電傳感器，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后對電信電傳感器，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后對電信號進(jìn)行放大，再將電信號輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)號進(jìn)行放大，再將電信號輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)而完成相應(yīng)的自動控制。而完成相應(yīng)的自動控制。 練習(xí)練習(xí)2：計算機(jī)光驅(qū)的主要部件是激光頭計算機(jī)光驅(qū)的主要部件是激光頭,它可以發(fā)它可以發(fā)射脈沖激光信號射脈沖激光信號,激光掃描光盤信息時激光掃描光盤信

18、息時,激光頭利用光激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處敏電阻自動計數(shù)將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)理系統(tǒng),再通過計算機(jī)顯示出來相應(yīng)的信息再通過計算機(jī)顯示出來相應(yīng)的信息.光敏電阻光敏電阻的自動計數(shù)示意圖如圖所示的自動計數(shù)示意圖如圖所示,其中其中R1為光敏電阻為光敏電阻,R2為為定值電阻定值電阻,此光電計數(shù)器的基本工作原理是此光電計數(shù)器的基本工作原理是 ( ) A、當(dāng)有激光照射、當(dāng)有激光照射R1時時,處理系統(tǒng)獲得高電壓處理系統(tǒng)獲得高電壓; B、當(dāng)有激光照射、當(dāng)有激光照射R1時時,處理系統(tǒng)獲得低電壓處理系統(tǒng)獲得低電壓; C、信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次、信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次; D、信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次、信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次.信號信號處理處理系統(tǒng)系統(tǒng)R2R1激光激光BD用溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換為電信號。電信號用溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換為電信號。電信號可以遠(yuǎn)距離輸送，因而溫