高中物理 傳感器及其應(yīng)用精品課件2 新人教選修3

1、2021/8/11 星期三1第二節(jié) 傳感器及其應(yīng)用2021/8/11 星期三21、感溫鐵氧體的特點(diǎn)：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103時(shí)，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了。注意：這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱為 該材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”。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熱，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：當(dāng)用電烙鐵給鐵氧體加熱時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，鐵氧體 就會(huì)失去磁性。一、溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋2021/8/11 星期三32、電飯鍋的原理手動(dòng)開(kāi)關(guān)接線螺絲觸點(diǎn)永磁鐵電熱板內(nèi)膽底轉(zhuǎn)軸感溫鐵氧體2021/8/11 星期三

2、4 開(kāi)始煮飯時(shí)，用手壓下開(kāi)關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸， 手松開(kāi)后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。（2）煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會(huì)大致保持一定的溫度？ 為什么？水沸騰后，鍋內(nèi)大致保持100不變。（3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)有什么變 化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作？飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103”時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開(kāi)，觸點(diǎn)分離，切斷電源，從而停止加熱思考與討論：（1）開(kāi)始煮飯時(shí)為什么要壓下開(kāi)關(guān)按鈕？手松開(kāi)后這個(gè) 按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)？為什么？2021/8/11 星期三5（4）如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動(dòng)斷電？如

3、果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100不變，溫度低于“居里點(diǎn)103”，電飯鍋不能自動(dòng)斷電。只有水燒干后，溫度升高到103才能自動(dòng)斷電。2021/8/11 星期三6二、光傳感器的應(yīng)用光電鼠標(biāo)2021/8/11 星期三7（1）光電鼠標(biāo)的工作原理 光電鼠標(biāo)的工作原理是：在光電鼠標(biāo)內(nèi)部有一個(gè)發(fā)光二極管，通過(guò)該發(fā)光二極管發(fā)出的光線，照亮光電鼠標(biāo)底部表面（這就是為什么鼠標(biāo)底部總會(huì)發(fā)光的原因）。然后將光電鼠標(biāo)底部表面反射回的一部分光線，經(jīng)過(guò)一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)揭粋€(gè)光感應(yīng)器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當(dāng)光電鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，其移動(dòng)軌跡便會(huì)被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用光電鼠標(biāo)內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片（

4、DSP，即數(shù)字微處理器）對(duì)移動(dòng)軌跡上攝取的一系列圖像進(jìn)行分析處理，通過(guò)對(duì)這些圖像上特征點(diǎn)位置的變化進(jìn)行分析，來(lái)判斷鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)距離，從而完成光標(biāo)的定位。 2021/8/11 星期三8（2）光電鼠標(biāo)的核心光學(xué)感應(yīng)器 光學(xué)感應(yīng)器是光電鼠標(biāo)的核心，它是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，來(lái)完成光標(biāo)的定位。 2021/8/11 星期三9 (3) 光電鼠標(biāo)的控制芯片 控制芯片負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)光電鼠標(biāo)中各元器件的工作，并與外部電路進(jìn)行溝通（橋接）及各種信號(hào)的傳送和收取。我們可以將其理解成是光電鼠標(biāo)中的“管家婆”。2021/8/11 星期三10 (4)光學(xué)透鏡組件 光學(xué)透鏡組件被放在光電鼠標(biāo)的底部位置，從下圖中可以清楚地

5、看到，光學(xué)透鏡組件由一個(gè)棱光鏡和一個(gè)圓形透鏡組成。其中，棱光鏡負(fù)責(zé)將發(fā)光二極管發(fā)出的光線傳送至鼠標(biāo)的底部，并予以照亮。圓形透鏡則相當(dāng)于一臺(tái)攝像機(jī)的鏡頭，這個(gè)鏡頭負(fù)責(zé)將已經(jīng)被照亮的鼠標(biāo)底部圖像傳送至光學(xué)感應(yīng)器底部的小孔中。通過(guò)觀看光電鼠標(biāo)的背面外殼，我們可以看出圓形透鏡很像一個(gè)攝像頭。2021/8/11 星期三11 (5)發(fā)光二極管 光學(xué)感應(yīng)器要對(duì)缺少光線的鼠標(biāo)底部進(jìn)行連續(xù)的“攝像”，自然少不了“攝影燈”的支援。否則，從鼠標(biāo)底部攝到的圖像將是一片黑暗，黑暗的圖像無(wú)法進(jìn)行比較，當(dāng)然更無(wú)法進(jìn)行光學(xué)定位了。2021/8/11 星期三12 (6)輕觸式按鍵 沒(méi)有按鍵的鼠標(biāo)是不敢想象的，因而再普通的光電鼠

6、標(biāo)上至少也會(huì)有兩個(gè)輕觸式按鍵。下圖中鼠標(biāo)的PCB上共焊有三個(gè)輕觸式按鍵。除了左鍵、右鍵之外，中鍵被賦給了翻頁(yè)滾輪。2021/8/11 星期三13動(dòng)圈式話筒：音圈三、聲音傳感器的應(yīng)用話筒金屬膜片永久磁鐵工作原理:電磁感應(yīng)2021/8/11 星期三14（1）話筒的作用是什么？ （2）動(dòng)圈式話筒的工作原理和工作過(guò)程？聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 膜片接收到聲波后引起振動(dòng)，連接在膜片上的線圈隨著一起振動(dòng)，線圈在永磁體的磁場(chǎng)里振動(dòng)從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號(hào)），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個(gè)信號(hào)電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。2021/8/11 星期三15（

7、1）電子秤使用的測(cè)力裝 置是什么？它是由什么器 件組成的？（2）簡(jiǎn)述力傳感器的工 作原理。（3）應(yīng)變片能夠把什么力 學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？四、力的傳感器的應(yīng)用電子秤2021/8/11 星期三16力電阻變化 電壓原理分析：2021/8/11 星期三173、應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè) 電學(xué)量。1、電子秤的測(cè)力裝置是力傳感器，它是由一個(gè)金屬梁和兩個(gè)應(yīng)變片一起組成了測(cè)力部分。 2、在金屬梁沒(méi)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(zhǎng)度沒(méi)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(shí)，金屬梁會(huì)向下彎曲，使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長(zhǎng)，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)變片兩端電壓值不相等，存在差值，控制電路就通過(guò)這個(gè)差值，經(jīng)過(guò)放大電路將差值信號(hào)放大，再在顯示器上顯示出數(shù)字，即力F的大小。2021/8/11 星期三18 各種傳感器廣泛