黑龙江省孙吴县第一中高考物理 6.3 传感器的应用课件.ppt

6.3 传感器的应用（二）传感器的应用（二）2021/8/11 星期三1一、温度传感器的应用一、温度传感器的应用-电饭锅电饭锅1 1、感温铁氧体的特点：感温铁氧体的特点：常温下具有常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约度上升到约1031030 0C C时，就失去了铁时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。注意：磁性，不能被磁体吸引了。注意：这个温度在物理学中称为该材料的这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度居里温度”或或“居里点居里点”。思考：思考：温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失，温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失，感温铁氧体与磁铁分离。感温铁氧体与磁铁分离。2021/8/11 星期三22 2、电饭锅的原理、电饭锅的原理2021/8/11 星期三3（1 1）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。复到图示状态。（2 2）水沸腾后，锅内大致保持）水沸腾后，锅内大致保持100100不变。不变。（3 3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升）饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至高，当温度升至“居里点居里点103103”时，感温时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热（4 4）如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内）如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持保持100100不变，温度低于不变，温度低于“居里点居里点103103”，电饭锅不能自动断电。只有水烧，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到干后，温度升高到103103才能自动断电才能自动断电.2021/8/11 星期三4二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用-测温仪测温仪阅读教材，思考并回答下列问题：阅读教材，思考并回答下列问题：（1 1）温度传感器测温仪有何优点？）温度传感器测温仪有何优点？可以远距离读取温度的数值因为温度可以远距离读取温度的数值因为温度信号变成电信号后可以远距离传输信号变成电信号后可以远距离传输（2 2）常见的测温元件有哪些？）常见的测温元件有哪些？热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等线敏感元件等热电偶：将两种不同材料的导体或半导体热电偶：将两种不同材料的导体或半导体A A和和B B焊接起来，构成焊接起来，构成一个闭合回路，当导体一个闭合回路，当导体A A和和B B的两个焊接点的两个焊接点1 1和和2 2之间存在温差时，之间存在温差时，两者之间便产生电动势两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流因而在回路中形成一定大小的电流,这种这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三6三、光传感器的应用三、光传感器的应用鼠标器鼠标器1 1、机械鼠标器的主要构造图、机械鼠标器的主要构造图2 2、工作原理：当鼠标在桌面上滚动时，滚球的运动通、工作原理：当鼠标在桌面上滚动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。计算机分别统红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。计算机分别统计计X X、y y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。标产生相应的位移。滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管 2021/8/11 星期三7三、光传感器的应用三、光传感器的应用火灾报警器火灾报警器1 1、结构图、结构图2 2、工作原理：在没有发生火灾时，光电三极管收不、工作原理：在没有发生火灾时，光电三极管收不到到LEDLED发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时，发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使产生大量烟雾，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。2021/8/11 星期三8小小 结结1 1、温度温度传感器传感器 的应用的应用（1 1）电饭锅电饭锅（2 2）测温仪测温仪2 2、光光传感器传感器 的应用的应用（1 1）鼠标器鼠标器（2 2）火灾报警器火灾报警器2021/8/11 星期三9温度传感器的应用温度传感器的应用【例【例1 1】如图甲为在温度为】如图甲为在温度为1010左右的环境中工作左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R R1 1=20 20 kk，R R2 2=10 k10 k，R R3 3=40 k40 k，R Rt t为热敏电阻，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当 a a、b b端电压端电压 U Uabab000时，电压鉴别器使时，电压鉴别器使 S S断开，停止加热，恒断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在温箱内的温度恒定在_。352021/8/11 星期三10解：设电路两端电压为为解：设电路两端电压为为U U，当，当U Uabab=0=0时，时，有有解得解得R Rt t=20 k20 k由图乙可知，当由图乙可知，当R Rt t=20 k20 k时，时，t=t=35352021/8/11 星期三11光传感器的应用光传感器的应用【例例2 2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。车速和行程的装置示意图。A A为光源，为光源，B B为光电接为光电接收器，收器，A A、B B均固定在车身上，均固定在车身上，C C为小车的车轮，为小车的车轮，D D为与为与C C同轴相连的齿轮。车轮转动时，同轴相连的齿轮。车轮转动时，A A发出的光发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被被B B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为若实验显示单位时间内脉冲数为n n，累计脉冲数为，累计脉冲数为NN，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是理量和数据是 ，小车速度的表，小车速度的表达式为达式为v v=；行程的表达式为；行程的表达式为=。车轮的半径车轮的半径R R和齿轮和齿轮P P2021/8/11 星期三12 光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。动有关，也就与速度和行程有关。根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v=2R fv=2R f，其中，其中R R为车轮的半径，为车轮的半径，f f为单位时间内为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P P，则转一圈应，则转一圈应有有P P个脉冲被个脉冲被B B接收到，因此有接收到，因此有 代入上式，代入上式，有有 同样，根据行程的意义，应有，其中同样，根据行程的意义，应有，其中f f为整个行为整个行程中车轮转过的圈数；而程中车轮转过的圈数；而 ，所以，所以 可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径径R R和齿轮齿数和齿轮齿数P P，速度和行程的表达式如上面两，速度和行程的表达式如上面两式所示。式所示。2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14