高考物理传感器及其工作原市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,传感器及其工作原理,1/50,自动门,引入新课,自动干手机,2/50,演示试验：,小盒子,A,侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，不过把磁铁,B,放到盒子上面灯泡就发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。,盒子里有什么装置？,什么是传感器,？,1、,干簧管,3/50,原理：,当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到开关作用。,4/50,2、,声音转换,话筒,5/50,电子秤工作原理显示：,电子秤外形及应变片粘贴位置如图。称重时红色应变片受拉变长，绿色应变片受压变短，经桥路转换之后输出电压，数字显示器显示重量。,3、,电子秤,6/50,什么是传感器,能像人感觉器官那样感受外界信息，并能按照,一定规律和要求把这些信息转换成可用输出信息,器件或装置，就叫,传感器,传感器是,各种测量和自,动控制系统,“感觉器官”。,7/50,传感器是指这么一类元件：它能感受比如力、温度、光、声、化学成份等非电学量，并能把它们转换成电压、电流等电学量，或转换为电路通断。从而能方便地进行测量、传输、处理和控制。,8/50,1、,光敏电阻,制作传感器惯用敏感元件,特征：,光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻大小也伴随改变。普通会伴随光照强度,增大,而电阻值,减小,。,9/50,光敏电阻工作原理,当光敏电阻受到光照时，,光生电子,空穴对增加，,阻值减小，电流增大。,光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。,10/50,例,1.,如图所表示为光敏电阻自动计数器示意图，其中,R,1,为光敏电阻，,R,2,为定值电阻此光电计数器基本工作原理是（）,A,当有光照射,R,1,时，信号处理系统取得高电压,B,当有光照射,R,1,时，信号处理系统取得低电压,C,信号处理系统每取得一次低电压就计数一次,D,信号处理系统每取得一次高电压就计数一次,A,R,1,R,2,信号处理系统,BD,11/50,2、,热敏电阻,特征：,热敏电阻阻值会伴随温度,升高,而,_,，含有负温度系数,减小,12/50,金属热电阻铂电阻,13/50,热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。,14/50,例,2,、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所表示电路中,A,、,B,两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表示数，以下说法正确是（）,A,B,A.,置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数改变较大，这只元件一定是热敏电阻,B.,置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不改变，这只元件一定是定值电阻,C.,用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数改变较大，这只元件一定是光敏电阻,D.,用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻,AC,15/50如右图，被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位移改变，就转换成了电容量改变。,3、,电容式传感器,电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量,16/50,待测压力,F,固定电极,膜片电极,例,3,传感器是一个采集信号主要器件，如图是一个测定压力电容式传感器，当待测压力,F,作用于可动膜片产生变形，引发电容改变，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（）,A,当,F,向上压膜片电极时，电容将减小,B,当,F,向上压膜片电极时，电容将增大,C,若电流计有示数，则压力,F,发生改变,D,若电流计有示数，则压力,F,不发生改变,BC,17/50,在一个很小矩形半导体（比如砷化铟）薄片上，制作,4,个电极，就成了一个霍尔元件。,4、,霍尔元件,霍尔元件,能够把,磁感应强度,这个磁学量转换为电压这个电学量。,推导,:,载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差,.,当到达稳定状态时,洛仑兹力与电场力平衡,.,电流微观表示式,18/50,1,、传感器概念,小 结,2,、传感器工作原理：,3,、敏感元件：,（,1,）,光敏电阻 （光电传感器）,（,2,）,热敏电阻和热电阻（温度传感器）,（,3,）,电容式传感器（位移传感器）,（,4,）,霍尔元件（磁传感器）,非电学量,敏感元件,转换器件,转换电路,电学量,19/50,第六章 传感器,6.2,传感器应用,(,一,),20/50,光敏电阻,光照,放大器,M,N,N,被控电路,光控继电器,工作,原理,是,:,当照射光敏电阻时,(1),光敏电阻阻值,(,变大或变小,),；,(2),被控电路,(,填“接通”或“断开”,),。,光控设备,电源,变小,接通,21/50,传感器应用普通模式,22/50,一、力传感器应用,电子秤,23/50,1.,电子秤使用测力装置是什么,?,它是由什么元件组成,?,2.,简述力传感器工作原理,.,装置,:,力传感器 元件,:,金属梁和,应变片,一、力传感器应用,电子秤,24/50,金属梁,U,1,U,2,两个,应变片,形变,引发,电阻改变,致使两个应变片,电压差改变,25/50,1.,电子秤使用测力装置是什么,?,它是由什么元件组成,?,3.,应变片,能够把什么力学量转化为何电学量？,2.,简述力传感器工作原理,.,装置,:,力传感器 组成,:,金属梁和,应变片,形变 电压,一、力传感器应用,电子秤,两个,应变片,形变,引发,电阻改变,致使两个应变片,电压差改变,26/50,数显电子秤电路原理图,27/50,练习,1.,关于电子秤中应变式力传感器说法正确是 （）,A.,应变片惯用半导体材料制成,B.,当应变片表面拉伸时，其电阻变大反之，变小,C.,传感器输出是应变片上电压,D.,外力越大，输出电压差值也越大,ABD,28/50,阅读教材,56,页相关内容，思索并回答,:,（,1,）,话筒作用,是什么？,（,2,）说明,动圈式话筒,工作原理和工作过程。,（,3,）说明,电容式话筒,工作原理和工作过程。这种话筒优点是什么？,（,4,）,驻极体话筒,工作原理是什么？有何优点？,话筒作用是把,声信号,转化为,电信号,二、声传感器应用,话筒,29/50,膜片在声波下振动，使得与膜片相连线圈中产生随声波改变感应电流。,1,、动圈式话筒：,音圈,二、声传感器应用,话筒,金属膜片,永久磁铁,工作原理,:,电磁感应,.,30/50,练习,2:,(,上海试题,),唱卡拉,OK,用话筒,内有传感器,.,其中有一个是动圈式,它工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小金属线圈,线圈处于永磁体磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号,.,以下说法正确是,(),A.,该传感器是依据电流磁效应工作,B,.,该传感器是依据电磁感应原理工作,C.,膜片振动时，穿过金属线圈磁通量不变,D.,膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势,B,31/50,2,、电容式话筒：,原理,:,Q,是绝缘支架,薄金属膜,M,和固定电极,N,形成一个电容器,被直流电源充电,.,当声波使膜片振动时,电容发生改变,电路中形成改变电流,于是电阻两端就输出了与声音改变规律相同电压,.,优点：保真度好,绝缘支架,薄金属膜,固定电极,32/50,练习,3,：电容式话筒将声音信号被话筒转化为电信号，其中造成电容改变原因可能是容器两板间,(),A.,距离改变,B.,正对面积改变,C.,介质改变,D.,电压改变,A,33/50,3,、,驻极体,话筒：,原理,:,电介质极化,.(,它由内部驻极体塑料膜感受声波,.,工作电压,:3,6 V.),特点：,体积小，重量轻，价格廉价，灵敏度高，惯用在盒式录音机、声控玩具等廉价家电上,驻极体,背极,塑料膜,空隙,34/50,较弱声音,扩音器,扬声器,35/50,1.,话筒作用是把,_,信号转化为,_,信号。,2.,动圈式话筒工作原理：,声音,电磁感应,电,3.,电容式话筒工作原理：,电容发生改变,4.,驻极式话筒工作原理：,电介质极化,二、声传感器应用,话筒,36/50,三、温度传感器应用,:,1.,电熨斗,37/50,1.,双金属片温度传感器,思索：双金属片温度传感器,作用是什么？,作用：控制电路通断。,三、温度传感器应用,:,1.,电熨斗,38/50,原理,:,热胀冷缩,常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不一样，双金属片形状发生改变，使触点接触。,(1),双金属片温度传感器,三、温度传感器应用,:,1.,电熨斗,39/50,电烫斗结构：,(2),双金属片温度传感器在,电熨斗中应用,40/50,(2),双金属片温度传感器在,电熨斗中应用,思索与讨论：,常温下，上、下触点应是接触还是分离？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？,熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不一样温度，这是怎样使用调温旋钮来实现？,三、温度传感器应用,:,1.,电熨斗,41/50,思索与讨论：,常温下，上、下触点应是接触还是分离？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？,答：常温下，上、下触,点应是接触，但温度过高时，因为双金属片受热膨胀系数不一样，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停顿加热温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这么循环进行，起到自动控制温度作用,(2),双金属片温度传感器在,电熨斗中应用,三、温度传感器应用,:,1.,电熨斗,42/50,思索与讨论：,熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不一样温度，这是怎样使用调温旋钮来实现？,答：熨烫棉麻衣物和熨,烫丝绸衣物需要设定不一样,温度，此时可经过调温旋钮调整升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触难易，到达控制在不一样温度目标,(2),双金属片温度传感器在,电熨斗中应用,三、温度传感器应用,:,1.,电熨斗,43/50,4,、弹簧片,1,、测温泡,2,、细管,3,、膜盒,5,、动触点,6,、静触点,7,、拉杆,8,、凸轮,9,、连杆,思索与讨论：,1,、为何温度较高时压缩机自开工作，到达设定低温后就自动停顿工作？,2,、凸轮为何能够改变设定温度？,氯甲烷及它蒸气,三、温度传感器应用,:,2.,电,冰箱,44/50,思索与讨论：,1,、应该把恒温箱中加热器接在,A,、,B,还是,C,、,D,之间呢？,2,、要使箱内温度保持,100,，可变电阻,R,值应调整多大？,三、温度传感器应用,:,3.,恒温箱,45/50,一、,力传感器,应用,电子秤,二、,声传感器,应用,话筒,三、,温度传感器,应用,1.,电熨斗,;2.,电冰箱,;3.,恒温箱,力传感器是把,力,信号转换成,电,信号；声传感器是把,声,信号转换为,电,信号,;,温度传感器惯用做,自动控制开关,小结:6.2传感器的应用(一),46/50,例题,1,：（,上海考题）,演示,位移传感器,工作原理如右图示，物体,M,在导轨上平移时，带动滑动变阻器金属滑杆,p,，经过电压表显示数据，来反应物体位移大小,x,。假设电压表是理想，则以下说法正确是,(),A.,物体,M,运动时，电源内电流会发生改变,B.,物体,M,运动时，电压表示数会发生改变,C.,物体,M,不动时，电路中没有电流,D.,物体,M,不动时，电压表没有示数,B,47/50,加速度计,48/50,例,2.,惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统主要元件是加速度计。,加速度计,结构和原理示意图如图示，沿导弹长度方向按装固定光滑杆上套一个质量为,m,滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为,k,弹簧相连，两弹簧另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可经过标尺测出滑块位移，然后经过控制系统进行制导。,1.,设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离,O,点距离为,S,，则这段时间内导弹加速度 （）,A.,方向向左，大小为,k S/m,B,方向向右，大小为,k S/m,C,方向向左，大小为,2k S/m,D.,方向向右，大小为,2k S/m,D,0,10,10,U,P,49/50,2.,若电位器（可变电阻）总长度为,L,，其电阻均匀，两端接在稳压电源,U,0,上，当导弹以加速度,a,沿水平方向运动时，与滑块连接滑动片,P,产生位移，此时可输出一个电信号,U,，作为导弹惯性制导系统信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出,U,与,a,函数关系式。,0,10,10,U,P,U,0,解,：,a=2kS/m,S=ma/2k,U=U,0,R,x,/R=U,0,S/L,=maU,0,/2kL,=mU,0,a/2kLa,50/50,