高中物理(新教材)選修二課件5：5-1-5-2認(rèn)識傳感器-常見傳感器的工作原理及應(yīng)用 人教版

5.2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用5.1認(rèn)識傳感器玉兔號在月球上的工作離不開各式各樣的傳感器。其實，不只在科研領(lǐng)域，在人們的日常生活中，也會用到傳感器以實現(xiàn)某種功能。要想知道這其中的道理，就要學(xué)習(xí)一些有關(guān)傳感器的知識。問題導(dǎo)入小盒子A的側(cè)面露出一個小燈泡,盒外沒有開關(guān),但是把磁鐵B放到盒子上面,燈泡就會發(fā)光，把磁鐵移走,燈泡熄滅。盒子里有怎樣的裝置，才能實現(xiàn)這樣的控制？干簧管原理：當(dāng)磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到開關(guān)的作用。磁信號

電路的通斷一、神奇的傳感器1.生活的例子自動路燈自動門酒精濃度檢測傳感器作用：代替、補充、延伸人的感覺器官2.人體與傳感器光傳感器濕度、氣體傳感器聲音傳感器味傳感器壓力、溫度傳感器傳感器是指這樣一類元件：3.傳感器的定義力溫度光聲化學(xué)成分非電學(xué)量電學(xué)量電壓電流電路的通斷優(yōu)點：方便進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制1.物理傳感器二、傳感器的種類力傳感器、磁傳感器、聲傳感器利用物質(zhì)的物理特性或物理效應(yīng)制作而成，體溫計——溫度傳感器電子秤——壓力傳感器2.化學(xué)傳感器離子傳感器、氣體傳感器利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機或有機化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號。報警器——氣體傳感器分析儀——離子傳感器2.化學(xué)傳感器離子傳感器、氣體傳感器利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機或有機化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號。報警器——氣體傳感器分析儀——離子傳感器利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和測定生物化學(xué)物質(zhì).3.生物傳感器酶傳感器、微生物傳感器、細(xì)胞傳感器血糖儀——酶傳感器聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器;電阻，電容，電感，光電、熱電、壓電、磁電式等傳感器.4.物理傳感器的兩大類三、傳感器的組成與應(yīng)用模式1.傳感器的工作原理非電學(xué)量需要被測量的物理量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量能直接感受或響應(yīng)外界被測非電學(xué)量將敏感元件輸出的信號轉(zhuǎn)換成電學(xué)量電學(xué)量信號放大2.信號的獲取數(shù)字式指針式3.應(yīng)用模式被測量敏感元件轉(zhuǎn)換元件傳感器基本部分電信號信號調(diào)整與轉(zhuǎn)換電路顯示器執(zhí)行機構(gòu)計算機話筒是一種能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器。圖乙是電容式話筒的組成結(jié)構(gòu)示意圖，話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個全屬片（固定電極），它們構(gòu)成電容器的兩個極板。電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關(guān)系來工作。你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎?敏感元件振動膜片轉(zhuǎn)換元件固定電極轉(zhuǎn)換電路電阻電源思考討論話筒是一種能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器。圖乙是電容式話筒的組成結(jié)構(gòu)示意圖，話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個全屬片（固定電極），它們構(gòu)成電容器的兩個極板。電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關(guān)系來工作。你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎?敏感元件振動膜片轉(zhuǎn)換元件固定電極轉(zhuǎn)換電路電阻電源思考討論想一想

以下工作中，你認(rèn)為要用什么傳感器?（1）讓孵化器在一定溫度下孵化禽蛋;（2）電梯超出負(fù)載時，發(fā)出報警提示;（3）使汽車排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)的尾氣。溫度傳感器壓力傳感器氣體傳感器知識小結(jié)1.傳感器是指這樣一類元件：非電學(xué)量轉(zhuǎn)化電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路的通斷。2.傳感器的作用：方便進(jìn)行測量、傳輸、處理和控制4.傳感器的工作原理：非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量3.傳感器的分類：三大類物理、化學(xué)、生物傳感器我們知道，傳感器可以感受光強、溫度、力、磁等非電學(xué)量，并把它們轉(zhuǎn)換為常見的傳感器是怎樣感知非電學(xué)量，并將其轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的呢？利用不同的敏感元件制成的各種傳感器又有哪些應(yīng)用呢？四、光敏電阻硫化鎘的電阻率與所受光照的強度有關(guān)。把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極。硫化鎘表面受到的光照強度不同時兩個電極間的電阻不一樣。實驗：觀察光敏電阻的特性用多用電表測量1.光敏電阻在自然光照射下的電阻2.光敏電阻在手掌遮住時的電阻大小光敏電阻的應(yīng)用產(chǎn)品在流水線上，常需要對產(chǎn)品計數(shù)。如圖所示，是利用光敏電阻自動計數(shù)的示意圖。其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器。五、金屬熱電阻和熱敏電阻金屬溫度計：金屬鉑制成熱敏電阻：氧化錳等金屬氧化物制成實驗：觀察熱敏電阻的特性例1.圖甲為一種家用門磁防盜報警器，由磁條和主機組成，門窗均可使用。乙圖為其簡化示意圖，安裝時，將磁條固定在門框上，主機安裝在與其等高的門板邊緣，門關(guān)上時，兩者剛好靠在一起。當(dāng)主機開關(guān)閉合時，若門被打開，磁條與主機分離，主機內(nèi)的觸發(fā)器就會工作，帶動報警器發(fā)出報警聲。下列有關(guān)說法正確的是（）A．觸發(fā)器內(nèi)是一個開關(guān)，當(dāng)主機與磁條靠近時，開關(guān)是斷開的B．觸發(fā)器可以由銅制成C．磁條的兩極對調(diào)后，該報警器不能正常工作D．本裝置是利用電流的磁效應(yīng)工作的A六、電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片是一種使用非常廣泛的力敏元件。電阻導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積有關(guān)。當(dāng)金屬絲受到拉力時，長度變長、橫截面積變小，導(dǎo)致電阻變大；當(dāng)金屬絲受到壓力是，長度變短、橫截面積變大，導(dǎo)致電阻變小?！饘匐娮璧膽?yīng)變效應(yīng)應(yīng)變式力傳感器應(yīng)變式力傳感器應(yīng)用電容式位移傳感器的工作原理是怎樣的？思考討論例2.酒精測試儀用于機動車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測。它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化。在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻。這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度C之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．U越大，表示C越大，C與U成正比B．U越大，表示C越小，但是C與U不成正比C．U越大，表示C越小，C與U成反比D．U越大，表示C越大，但是C與U不成正比D例3.如圖所示為溫度自動報警器的工作原理圖，圖中1是電磁鐵、2是銜鐵，5是水銀溫度計（水銀導(dǎo)電）。常溫下3觸點處于斷開狀態(tài)4觸點處于閉合狀態(tài)，則下列說法正確的是（）A．當(dāng)溫度高于警戒溫度時電磁鐵磁性增強，3觸點閉合4觸點斷開B．此裝置為低溫報警裝置，溫度低于警戒溫度時，指示燈亮C．此裝置為高溫報警裝置，溫度高于警戒溫度時，電鈴報警D．要提高報警時的警戒溫度應(yīng)使導(dǎo)線AB短些ACD例4.圖甲虛線框內(nèi)所示是電子秤測量部分的原理圖，壓力傳感器的電阻R隨壓力F的變化如圖乙所示。開關(guān)閉合后，壓力傳感器兩端的電壓恒為6.0V。電流表的量程為0.6A。電表的內(nèi)阻、踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計。則電子秤（）A．最大稱量值為1500N B．壓力傳感器的電阻最小為0C．空載時，電流表的讀數(shù)為20mA D．稱重為900N時，電阻R為120ΩCD霍爾元件拓展學(xué)習(xí)利用霍爾元件測量微小位移備用工具&資料霍爾元件拓展學(xué)習(xí)例3.如圖所示為溫度自動報警器的工作原理圖，圖中1是電磁鐵、2是銜鐵，5是水銀溫度計（水銀導(dǎo)電）。常溫下3觸點處于斷開狀態(tài)4觸點處于閉合狀態(tài)，則下列說法正確的是（）A．當(dāng)溫度高于警戒溫度時電磁鐵磁性增強，3觸點閉合4觸點斷開B．此裝置為低溫報警裝置，溫度低于警戒溫度時，指示燈亮C．此裝置為高溫報警裝置，溫度高于警戒溫度時，電鈴報警D．要提高報警時的警戒溫度應(yīng)使導(dǎo)線AB短些ACD問題導(dǎo)入小盒子A的側(cè)面露出一個小燈泡,盒外沒有開關(guān),但是把磁鐵B放到盒子上面,燈泡就會發(fā)光，把磁鐵移走,燈泡熄滅。盒子里有怎樣的裝置，才能實現(xiàn)這樣的控制？傳感器作用：代替、補充、延伸人的感覺器官2.人體與傳感器光傳感器濕度、氣體傳感器聲音傳感