新教材高中物理《传感器》PPT优质课课件.ppt

传感器章末复习传感器章末复习 传感器是把非电学物理量转换成易于测量、传感器是把非电学物理量转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。的一种组件，起自动控制作用。一、传感器的含义一、传感器的含义非电学量非电学量传感器传感器放大放大 转换转换 电路电路电学量电学量执行机构显示器(指针式电表)(数字屏)计算机系统传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式:常见：位移、速度、压常见：位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声力、温度、湿度、流量、声强、光照度等传感器强、光照度等传感器硫硫化化镉的的电阻阻率率跟跟光光照照的的强度有关。度有关。把把硫硫化化镉涂涂敷敷在在绝缘板板上上，在在其其表表面面再再用用银浆涂涂敷敷两两个个互互不不相相连的的栅状状电极极，这样就就制制成成了了一一个个光光敏敏电阻阻。硫硫化化镉表表面面受受到到的的光光照照强度度不不同同时，两两个个电极极间的的电阻也不一阻也不一样。1、光敏、光敏电阻阻光敏光敏电阻能阻能够把光照把光照强弱弱这个光学量个光学量转换为电阻阻这个个电学量学量二常见传感器元件二常见传感器元件2、热敏敏电阻和金属阻和金属热电阻阻金属的电阻率随温度的升高而增金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻，常用的一种热器，称为热电阻，常用的一种热电阻是用铂制作的。电阻是用铂制作的。与金属不同，温度上升时，有些与金属不同，温度上升时，有些半导体的导电能力增强，因此可半导体的导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。以用半导体材料制作热敏电阻。与热敏电阻相比，金属热电阻的与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。灵敏度较差。热敏敏电阻或金属阻或金属热电阻能阻能够把温度把温度这个个热学量学量转换为电阻阻这个个电学量学量被被测物物体体在在左左右右方方向向发生生位位移移时，电介介质板板随随之之在在电容容器器两两极极板板之之间移移动。物物体体位位置置的的变化化，就就转换成了成了电容的容的变化。化。3电容式位移容式位移传感器感器如何确定物体的位置？如何确定物体的位置？如何如何检测电容的容的变化？化？在在一一个个很很小小的的矩矩形形半半导体体（例例如如砷砷化化铟）薄薄片片上上，制制作作4个个电极，就成了一个霍极，就成了一个霍尔元件。元件。、霍、霍尔元件元件霍霍尔元元件件能能够把把磁磁感感应强度度这个个磁磁学学量量转换为电压这个个电学量学量传感器感器应用的一般模式用的一般模式传传感感器器放大放大转换转换 电路电路执行执行机构机构显示器显示器 （指针式电（指针式电表表 数字屏）数字屏）计算机计算机系统系统三三传感器的感器的应用（一）用（一）思考思考:1、应变式力传感器的组成部分？、应变式力传感器的组成部分？2、应变式传感器的原理？、应变式传感器的原理？阅读：阅读：P61、力、力传感器的感器的应用用电子秤子秤 应变片片发生生形形变时其其电阻阻随随之之发生生变化化，在在恒恒定定电流流下下，应变片片是是把把形形变（力力学学量量）转换为电压（电学量）的元件。学量）的元件。金属梁金属梁U U1 1U U2 2 膜膜片片在在声声波波下下振振动，使使得得与与膜膜片片相相连的的线圈中圈中产生周期性生周期性变化的感化的感应电流。流。（1）、动圈式话筒：）、动圈式话筒：音圈音圈、声、声传感器的感器的应用用话筒筒永久永久磁铁磁铁动圈式话筒动圈式话筒的工作原理的工作原理是电磁感应是电磁感应现象。现象。（2）、电容式话筒：）、电容式话筒：原原理理：Q是是绝缘支支架架，薄薄金金属属膜膜M 和和固固定定电极极N 形形成成一一个个电容容器器，被被直直流流电源源充充电。当当声声波波使使膜膜片片振振动时，电容容发生生了了变化化，电路路中中形形成成变化化的的电流流，于于是是电阻阻两两端端就就输出出了了与与声音声音变化化规律相同的律相同的电压优点：保真度好优点：保真度好绝缘绝缘支架支架薄金薄金属膜属膜固定固定电极电极电容式话筒的工作原理：电容式话筒的工作原理：利用电容器充放电形成的利用电容器充放电形成的充放电电流。充放电电流。（3 3）、驻极体话筒：）、驻极体话筒：它由内部的驻极体塑料膜感受声波，其工作原理它由内部的驻极体塑料膜感受声波，其工作原理与电容式话筒类似，但是工作的电压只须与电容式话筒类似，但是工作的电压只须 3 36 V6 V，特特点点：体体积积小小，重重量量轻轻，价价格格便便宜宜，灵灵敏敏度度高高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上驻极体驻极体背极背极塑塑料料膜膜空隙空隙双金属片温度双金属片温度传感器：感器：原理原理:热胀冷缩原理热胀冷缩原理常常温温下下两两触触点点分分离离。温温度度升升高高，两两种种金金属属膨膨胀性性能能不不同同，双双金金属属片片形形状状发生生变化，使触点接触。化，使触点接触。、温度、温度传感器的感器的应用用电熨斗熨斗复习:温度传感器制作材料、应用。思考与思考与讨论：常常温温下下两两触触点点是是接接触触还是是分分离离？温温度度过高高时双双金金属属片将怎片将怎样作用？作用？如何用如何用调温旋温旋钮来升高或降低来升高或降低电烫斗的工作温度？斗的工作温度？电烫斗的构造电烫斗的构造调温旋钮调节升降螺调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改性铜片升降，从而改变触点接触的难易，变触点接触的难易，达到控制不同温度的达到控制不同温度的目的。目的。、温度、温度传感器的感器的应用用冰箱温度控制器冰箱温度控制器4 4、弹弹簧片簧片簧片簧片1 1、测测温泡温泡温泡温泡2 2、细细管管管管3 3、膜盒、膜盒、膜盒、膜盒5 5、动动触点触点触点触点6 6、静触点、静触点、静触点、静触点7 7、拉杆、拉杆、拉杆、拉杆8 8、凸、凸、凸、凸轮轮9 9、连连杆杆杆杆思考与讨论：思考与讨论：1 1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？后就自动停止工作？2 2、凸轮为什么可以改变设定的温度？、凸轮为什么可以改变设定的温度？氯甲烷及它的蒸气氯甲烷及它的蒸气、恒温箱温控器、恒温箱温控器思考与讨论：思考与讨论：1 1、应该把恒温箱中的加热器接在、应该把恒温箱中的加热器接在 A A、B B 还是还是 C C、D D 之之间呢？间呢？2 2、要使箱内温度保持、要使箱内温度保持100100，可变电阻，可变电阻RR值应调节多值应调节多大？大？、加速度、加速度计（一）、温度传感器的应用（一）、温度传感器的应用电饭锅电饭锅阅读教材阅读教材 65页页1 温度传感器的主要元件是什么？温度传感器的主要元件是什么？感温铁氧体感温铁氧体 2 感温铁氧体的组成物质是什么？感温铁氧体的组成物质是什么？氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成 3 感温铁氧体有何特点？什么是感温铁氧体有何特点？什么是“居里点居里点”？常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约温度达到约103，失去铁磁性，失去铁磁性 居里点，又称居里温度，即指居里点，又称居里温度，即指103。四四 传感器的应用传感器的应用（二）（二）电饭锅的构造电饭锅的构造1 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。2 水沸腾后，锅内大致保持水沸腾后，锅内大致保持100不变。不变。3 饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至升至“居里点居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热而停止加热 思考与讨论思考与讨论:4 如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不不变，温度低于变，温度低于“居里点居里点103”，电饭锅不能自动断电。，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到只有水烧干后，温度升高到103才能自动断电。才能自动断电。连贯地叙述电饭锅的工作过程连贯地叙述电饭锅的工作过程?开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至度升至“居里点居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热从而停止加热 如图所示是电饭煲的电路图，是一个限温开关，如图所示是电饭煲的电路图，是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103）时会）时会自动断开，是一个自动温控开关，当温度低于约自动断开，是一个自动温控开关，当温度低于约70时会自动闭合，温度高于时会自动闭合，温度高于80时会自动断开，红灯时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，限流电阻限流电阻500，加热电阻丝，加热电阻丝50，两灯电阻不计，两灯电阻不计（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加热和保温过程）（热和保温过程）（2）简要回答，如果不闭合开关）简要回答，如果不闭合开关，电饭煲能将饭煮熟吗，电饭煲能将饭煮熟吗?（3）计算加热和保温两种状）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比态下，电饭煲的消耗功率之比（二）温度传感器的应用温度传感器的应用测温仪测温仪阅读教材阅读教材 66页页1 温度传感器测温仪有何优温度传感器测温仪有何优点？点？可以远距离读取温度可以远距离读取温度的数值因为温度信号的数值因为温度信号变成电信号后可以远距变成电信号后可以远距离传输离传输 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、热电偶及红外线敏热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等感元件等 非接触式红外测温仪非接触式红外测温仪 由于物体的温度不同，发射红外线的情况也不同，因此利用红外线敏感元件可以实现无接触测温热电偶热电偶:T1T2T1T2mA 将两种不同材料的导体或半导体将两种不同材料的导体或半导体A和和B焊接起来，焊接起来，构成一个闭合回路，当导体构成一个闭合回路，当导体A和和B的两个执着点的两个执着点1和和2之之间存在温差时，两者之间便产生电动势间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中因而在回路中形成一个大小的电流形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶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。就是利用这一效应来工作的。（三）光传感器的应用（三）光传感器的应用鼠标器鼠标器阅读教材阅读教材 67页页1 机械式鼠标器的内部组成是什么？机械式鼠标器的内部组成是什么？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 鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动x、y 方向方向两两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，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，计算机分别统计输出相应的电脉冲信号，计算机分别统计x、y两个方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向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。位移。2 简述机械式鼠标器的工作原理。简述机械式鼠标器的工作原理。（四）（四）光传感器的应用光传感器的应用火灾报警器火灾报警器阅读教材阅读教材 68页页哪个元件是光传感器哪个元件是光传感器?光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器 以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。工作原理。报警器带孔的罩子内装有发光二极管报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和、光电三极管和不透明的挡板平时，光电三极管收不到不透明的挡板平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现发出的光，呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照高电阻状态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，其电阻变小与传感器连接的电路检测出射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报这种变化，就会发出警报 计算机光驱的主要部件是激光头，它可以发射脉冲激光计算机光驱的主要部件是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通计数将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出来相应的信息。光敏电阻的自动计数示过计算机显示出来相应的信息。光敏电阻的自动计数示意图如图所示，其中意图如图所示，其中R1为光敏电阻，为光敏电阻，R2为定值电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（此光电计数器的基本工作原理是（)A、当有激光照射、当有激光照射R1时，处理系统获得高电压时，处理系统获得高电压 B、当有激光照射、当有激光照射R1时，处理系统获得低电压时，处理系统获得低电压 C、信号处理系统每获得一次低电压就计数一次、信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D、信号处理系统每获得一次高电压就计数一次、信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号信号处理处理系统系统R2R1激光激光实验一实验一:光控开关光控开关实验原理及知识准备实验原理及知识准备 （1）如图所示光控电路，）如图所示光控电路，用发光二极管用发光二极管LED模仿路灯，模仿路灯，RG为光敏电阻，为光敏电阻，R1的最大电的最大电阻为阻为51 k，R2为为 330 k，试分析其工作原理。试分析其工作原理。（2）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？的阻值调大些还是调小些？为什么？五 传感器的应用实验 图乙中，用白炽图乙中，用白炽灯模仿路灯，为何灯模仿路灯，为何要用到继电器要用到继电器？由于集成电路允许通过的电流较小，由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路。来启闭工作电路。如图所示电磁继电器如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，即为电磁继电器，D为动为动触点，触点，E为静触点试分为静触点试分析电磁继电器的工作原理。析电磁继电器的工作原理。当线圈当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁铁B向下运动，从而带动动触点向下运动，从而带动动触点D向下与向下与E接触，将接触，将工作电路接通，当线圈工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点在弹簧作用下拉起，带动触点D与与E分分离，自动切断工作电路离，自动切断工作电路 实验：实验：试说明控制电路的工作原理。试说明控制电路的工作原理。如图所示为温度如图所示为温度报警器的工作电路，报警器的工作电路，试分析其工作原理试分析其工作原理。常温下，调整常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻阻值减小，斯密特触发器输入端值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，鸣器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警的阻值不同，则报警温度不同。温度不同。实验二实验二:温度报警器温度报警器 怎样使热敏电阻怎样使热敏电阻在感测到更高的温在感测到更高的温度时才报警？度时才报警？要使热敏电阻在感测到更高的温度时才要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小报警，应减小R R1 1的阻值，的阻值，R R1 1阻值越小，要使阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。阻阻值要求越小，即温度越高。四四:实例探究实例探究 电磁继电器与自动控制电磁继电器与自动控制【例例1 1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干如图所示，试设计一滑动变阻器、开关和导线若干如图所示，试设计一个温控电路要求温度低于某一温度时，电炉丝自动个温控电路要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程电路图说明工作过程分析：热敏电阻分析：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路压控制电路解析：解析：（1 1）电路图如图所示）电路图如图所示 （2 2）工作过程：闭合）工作过程：闭合S S当温度低于设计值时热敏电阻当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K K接通电接通电炉丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值炉丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K K断开，电炉断开，电炉丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过程程1.中国古代海洋小说的产生和发展，从时间的向度来看，有着悠久的历史；从内容和品质的维度来看，却并不是呈现为鲜明的向前发展的进步性，而是出现经常性回复或几种形态并存的倾向。2.自从古代朝廷采用科举考试选拔人才以来，“金榜题名”与“名落孙山”始终结伴而行。于是，针对考生开发的“补习班”便应运而生。3.书院除了要求学生熟读“四书五经”，还锻炼学生们写八股文的能力，熟悉八股文的格律、步骤等。唐朝和宋朝的科举考试，策问一科是学生们的重点复习对象。4文章通过对比，论证了只有完成由传统经济模式到新动能模式的转型升级，中国经济才有无可限量的未来这一观点。5.文艺高峰的出现，除客观社会环境外，创作主体至关重要。政治清明、经济繁荣、文化昌盛，为文艺家勇攀文艺高峰创设良好客观条件，但伟大杰出作品的产生依然有赖于文艺家自身努力，换句话说，创作主体高度决定文艺高度。6改革开放以来，我国农业从传统走向现代，从单一走向多元，生产技术装备不断升级，农产品产量快速增长都得益于科技对农业的支撑。7小说结尾聚焦于父亲与林掌柜的三举杯，这一情景极具仪式感，既是雪夜酒叙情节的收束，也是全文的升华，带给读者无限遐想。8作者指出人之所以能适应人生境遇的种种变化，就是因为这些变化是在相当长的时间里达到的。9时间之所以让人感到渺茫和不可思议，是因为和空间相比，时间既无法把握，又无法挽留。10这篇散文语言优美、细腻，文采飘逸、富有想象力，字里行间流露出浓浓的文学韵味，让人回味无穷。11.另一种水声，是流水声，细弱又清亮。它来自幽暗的捞纸房某个角落，水从一只装满纸浆的槽缸里溢出来，匍匐进地面。几近难以察觉的流水声，被无边的寂静扩大了。水声泠泠，像由远及近的银铃声从云霄洒落大地。感谢观看，欢迎指导！感谢观看，欢迎指导！