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第第頁(yè)高教版《技術(shù)物理上冊(cè)》12-1物理檢測(cè)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(cè)技術(shù)
一、教學(xué)目標(biāo):
1.了解物理檢測(cè)的途徑
2.簡(jiǎn)單介紹幾種傳感器的工作原理
3.使學(xué)生簡(jiǎn)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(diǎn)、難點(diǎn):
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(jì)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(dòng)門前,門就能自己打開;往測(cè)試儀上呵一口氣,就能測(cè)出血液中的酒精含量;通過安檢門時(shí),發(fā)現(xiàn)問題會(huì)自動(dòng)報(bào)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(cè)量或不適合直接測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為易于測(cè)量的物理量,這種技術(shù)稱為物理檢測(cè)技術(shù)。
常把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量如電壓、電流、頻率等。
用來實(shí)現(xiàn)被測(cè)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(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻的變化量,然后通過對(duì)電阻變化量的測(cè)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的檢測(cè)。圖1是電阻絲應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖,使用時(shí)把它貼在試件表面,試件受力變形后,會(huì)引起應(yīng)變片上的電阻絲的長(zhǎng)度、截面積S發(fā)生變化,還會(huì)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(dòng)控制溫度及溫度補(bǔ)償?shù)鹊臏y(cè)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(cè)。半導(dǎo)體濕敏電阻可測(cè)量空氣的相對(duì)濕度。
圖2傳感器(1)
2.電容式傳感器
基本原理:把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電容變化量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的檢測(cè)。
應(yīng)用:變介電常數(shù)式電容傳感器可用來測(cè)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(shí)現(xiàn)非電量的測(cè)量。
應(yīng)用:測(cè)量位移、壓力、振動(dòng)、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(jìn)行探傷、測(cè)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(cè)量最終能轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ哪切﹦?dòng)態(tài)非電量。
應(yīng)用:可測(cè)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(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同時(shí),回路將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。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(cè)溫度中,參考端置于參考溫度中,根據(jù)熱電偶產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小即可知待測(cè)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(chǎng)中時(shí),若薄片中有電流通過,則在與電流和磁場(chǎng)垂直的方向會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
應(yīng)用:可以測(cè)量微小位移、角位移、大電流、微弱磁場(chǎng);還可制作成轉(zhuǎn)速表、汽車無觸點(diǎn)點(diǎn)火裝置、無刷電動(dòng)機(jī),以及測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(cè)量溫度、光的照度、控制照相機(jī)的曝光量、測(cè)量物體的透明度、工件表面的粗糙度、液體的濁度、自動(dòng)控制、計(jì)數(shù)、紫外線測(cè)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(shí)際生活當(dāng)中,它們的應(yīng)用也有交叉,比如:測(cè)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(duì)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(shí)際,總結(jié)我們身邊的傳感器應(yīng)用。
2.p.16
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