高教版《技術(shù)物理 上冊》 12-1 物理檢測技術(shù)教案

第第頁高教版《技術(shù)物理上冊》12-1物理檢測技術(shù)教案第12章現(xiàn)代物理與高新技術(shù)

12-1物理檢測技術(shù)

一、教學(xué)目標(biāo)：

1．了解物理檢測的途徑

2．簡單介紹幾種傳感器的工作原理

3．使學(xué)生簡單了解傳感器在生產(chǎn)、生活和科研中的應(yīng)用。

二、教學(xué)重點、難點：

幾種傳感器的應(yīng)用、傳感器的原理

三、教學(xué)器材多媒體演示器件

四、教學(xué)建議

教法建議：多媒體演示，講授

教學(xué)設(shè)計方案：

（一）引入新課

在生活中，有很多不可思議的地方：剛走到自動門前，門就能自己打開；往測試儀上呵一口氣，就能測出血液中的酒精含量；通過安檢門時，發(fā)現(xiàn)問題會自動報警……所有這些，儀器是如何知道的呢？原來，在這些裝置中裝有傳感器。

（二）引出課程內(nèi)容

利用各種物理效應(yīng)、物理規(guī)律，把不能直接測量或不適合直接測量的物理量轉(zhuǎn)換為易于測量的物理量，這種技術(shù)稱為物理檢測技術(shù)。

常把被測量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量如電壓、電流、頻率等。

用來實現(xiàn)被測量轉(zhuǎn)換的器件，稱為傳感器。

1．電阻式傳感器

圖1電阻絲應(yīng)變片

電阻傳感器把被測量轉(zhuǎn)換為電阻的變化量，然后通過對電阻變化量的測量，實現(xiàn)對非電量的檢測。圖1是電阻絲應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖，使用時把它貼在試件表面，試件受力變形后，會引起應(yīng)變片上的電阻絲的長度、截面積S發(fā)生變化，還會引起電阻率ρ的變化從而引起電阻的變化。

應(yīng)用：熱敏電阻可用于溫度、自動控制溫度及溫度補償?shù)鹊臏y量。半導(dǎo)體氣敏電阻可用于煙霧、石油氣、酒精蒸汽、煤氣等的檢測。半導(dǎo)體濕敏電阻可測量空氣的相對濕度。

圖2傳感器（1）

2．電容式傳感器

基本原理：把被測量轉(zhuǎn)換成電容變化量，進而實現(xiàn)對非電量的檢測。

應(yīng)用：變介電常數(shù)式電容傳感器可用來測液位、濕度、厚度等。

3．電感式傳感器

基本原理：利用線圈自感系數(shù)或互感系數(shù)的變化來實現(xiàn)非電量的測量。

應(yīng)用：測量位移、壓力、振動、應(yīng)變、流量等參數(shù)

4．超聲波傳感器

利用超聲波的反射、折射、在介質(zhì)中的吸收、多普勒效應(yīng)等性質(zhì)，可以進行探傷、測量厚度、流量、密度、液位、物位和速度等

5．壓電式傳感器

基本原理：利用壓電效應(yīng)測量最終能轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ哪切﹦討B(tài)非電量。

應(yīng)用：可測量力、壓力、加速度等。

圖3傳感器（2）

6．熱電偶傳感器

用兩種材料不同的導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩個結(jié)點的溫度不同時，回路將產(chǎn)生電動勢。這就是溫差電效應(yīng)，產(chǎn)生溫差電效應(yīng)的導(dǎo)體回路稱為熱電偶或溫差電偶。

將熱電偶傳感器的工作端置于待測溫度中，參考端置于參考溫度中，根據(jù)熱電偶產(chǎn)生電動勢的大小即可知待測溫度的大小。

7．霍爾傳感器

霍爾效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中時，若薄片中有電流通過，則在與電流和磁場垂直的方向會產(chǎn)生電動勢。

應(yīng)用：可以測量微小位移、角位移、大電流、微弱磁場；還可制作成轉(zhuǎn)速表、汽車無觸點點火裝置、無刷電動機，以及測量電壓、電能、壓力、液位、加速度等的儀表。

圖4傳感器（3）

8．光電傳感器

光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器。

原理：光電效應(yīng)。

利用外光電效應(yīng)制成的元件有：光電管、光電倍增管；

利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的元件有：光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管。

應(yīng)用：測量溫度、光的照度、控制照相機的曝光量、測量物體的透明度、工件表面的粗糙度、液體的濁度、自動控制、計數(shù)、紫外線測量等。

（三）小結(jié)：

1．本節(jié)課介紹的幾種傳感器都應(yīng)用，在我們的實際生活當(dāng)中，它們的應(yīng)用也有交叉，比如：測溫度就可用光傳感器、熱電偶傳感器、電阻式傳感器等。

2．每種傳感器的應(yīng)用都是針對各自的原理的,理解原理是關(guān)鍵。

（四）作業(yè)布置：

觀察身邊的生活實際，總結(jié)我們身邊的傳感器應(yīng)用。

2.p.16