《2017-2018學(xué)年高中物理 第三章 傳感器 1 傳感器課件 教科版選修3-2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中物理 第三章 傳感器 1 傳感器課件 教科版選修3-2.ppt（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1傳感器,第三章傳感器,1.知道什么是傳感器及其工作原理.2.掌握制作傳感器的常用元件的特性及其應(yīng)用.,,目標(biāo)定位,二、敏感元件的原理,,欄目索引,一、傳感器,,對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾,,,一、傳感器,知識(shí)梳理,1.定義把被測(cè)的，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的的器件或裝置.2.結(jié)構(gòu),,答案,敏感,處理,非電信息,電信息,(1)敏感元件：能直接感受非電信息，如壓力、光照、溫度、磁場(chǎng)、氣體等，并將這些信息變換成易于測(cè)量的物理量，形成電信號(hào).,非電信息,,答案,(2)處理電路：把微小電信號(hào)，并除去，使敏感元件輸出的轉(zhuǎn)變成，這類電路稱為處理電路.3.傳感器的原理傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的大多是電學(xué)量，如電壓、電流、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，一般要經(jīng)過(guò)放大等處理后，再通過(guò)控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作.,進(jìn)行放大,電信號(hào),便于顯示、記錄、處理和控制的電學(xué)量(如電壓、,電流和頻率等),干擾信號(hào),4.在分析傳感器時(shí)要明確(1)核心元件是什么；(2)是怎樣將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的；(3)是如何顯示的或如何控制開關(guān)的.,【深度思考】,傳感器在現(xiàn)代信息技術(shù)與自動(dòng)控制中有什么作用？,答案?jìng)鞲衅鞯淖饔檬前逊请妼W(xué)量(如光、聲音、溫度等)轉(zhuǎn)化為電學(xué)量(如電壓、電流等)，尤其是將電學(xué)量與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理、輸出的自動(dòng)化和智能化，所以傳感器在現(xiàn)代信息技術(shù)與自動(dòng)控制中有極其重要的作用.,,答案,典例精析,例1如圖1所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容器兩板間的()A．距離變化B．正對(duì)面積變化C．介質(zhì)變化D．電壓變化,,解析答案,圖1,解析在聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)過(guò)程中介電常數(shù)沒(méi)變，正對(duì)面積未變．振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使振動(dòng)膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，故A選項(xiàng)正確．,答案A,例2傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用.有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理圖如圖2中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)、顯示體重大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是理想的電流表)組成.,圖2,壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1107Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示.設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V，取g＝10m/s2.請(qǐng)回答：,(1)該秤零起點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤____________A處.,,解析答案,1.610－2,(2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA，則這個(gè)人的體重是____kg.,50,,總結(jié)提升,解析答案,返回,總結(jié)提升,,,返回,傳感器問(wèn)題的分析思路不同類型的傳感器，其工作原理一般不同，但所有的傳感器都是把非電學(xué)量的變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的變化.因此，我們可以根據(jù)電學(xué)量的變化來(lái)推測(cè)相關(guān)量的變化.,二、敏感元件的原理,知識(shí)梳理,1.原理利用物理學(xué)中能直接感受到的轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的物理量，形成電信號(hào).2.敏感元件分類：(1)物理類：基于力、熱、光、電磁和聲等.(2)化學(xué)類：基于化學(xué)反應(yīng)的原理.(3)生物類：基于酶、和等分子識(shí)別功能.,非電信息,物理效應(yīng),抗體,激素,,答案,3.半導(dǎo)體熱敏電阻的熱敏特性：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而，隨溫度的降低而，根據(jù)它具有電阻隨溫度靈敏變化的特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量.4.干簧管是一種能感知的敏感元件.當(dāng)磁力簧片的彈力時(shí)，兩者緊密地接觸；當(dāng)磁力簧片的彈力時(shí)，兩者.因此，干簧管串聯(lián)在電路中就成為一個(gè).,減小,增大,磁場(chǎng),大于,小于,分開,由磁場(chǎng)控制的開關(guān),,答案,例3在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，,典例精析,圖3,其中熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖3所示裝置.向杯內(nèi)加入冷水，溫度計(jì)的示數(shù)為20℃，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，讀出熱敏電阻的阻值R1.,然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為60℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說(shuō)法正確的是()A.應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用大量程測(cè)量B.應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用小量程測(cè)量C.應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率大的擋D.應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率小的擋,,解析答案,解析多用電表與熱敏電阻構(gòu)成的回路中未接入電源，故不能用電流表，A、B均錯(cuò)；當(dāng)溫度升高時(shí)，多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度較大，說(shuō)明熱敏電阻的阻值變小了，應(yīng)該換用倍率小的擋，C錯(cuò)誤，D正確.,D,例4關(guān)于干簧管，下列說(shuō)法中正確的是()A.干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B.干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C.干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用D.干簧管能夠感知磁場(chǎng),解析干簧管是感知磁場(chǎng)的元件，接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用，選C、D.,CD,,解析答案,返回,對(duì)點(diǎn)檢測(cè)自查自糾,1,2,3,4,,解析答案,1.(對(duì)傳感器的理解)關(guān)于傳感器，下列說(shuō)法正確的是()A.金屬材料不可以制成傳感器B.話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)C.傳感器都是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的D.所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的,解析金屬材料也可以制成傳感器，所以A錯(cuò)誤；動(dòng)圈式話筒是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力，變化的電流通過(guò)線圈，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，其作用是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所以B正確；傳感器一定是通過(guò)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量來(lái)傳遞信號(hào)的，所以C錯(cuò)誤；傳感器材料分半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料，所以D錯(cuò)誤.故選B.,B,2.(熱敏電阻的應(yīng)用)如圖4所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化是變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A.小燈泡的電阻發(fā)生了變化B.小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C.電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D.電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化,1,2,3,4,,解析答案,圖4,解析電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增大，電路中電流減小，根據(jù)P＝I2R知，小燈泡的實(shí)際功率減小，所以變暗.,C,解析當(dāng)溫度升高時(shí)，電路中的熱敏電阻的阻值減小，由閉合電路歐姆定律可知：電路中的電流增大，導(dǎo)致燈泡變亮.,1,2,3,4,3.(熱敏電阻的應(yīng)用)(多選)圖5是測(cè)試熱敏電阻R的實(shí)驗(yàn)電路圖，滑動(dòng)變阻器已調(diào)節(jié)到某一適當(dāng)?shù)闹?實(shí)驗(yàn)中觀察到當(dāng)溫度升高時(shí)燈更亮.對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析正確的有()A.溫度升高，電路中的電流減小B.溫度升高，電路中的電流增大C.溫度升高，熱敏電阻的阻值增大D.溫度升高，熱敏電阻的阻值減小,,解析答案,圖5,BD,1,2,3,4,4.(對(duì)傳感器的理解)如圖6所示是變隙電感式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖.它由膜盒、鐵芯、銜鐵及線圈等組成，銜鐵與膜盒的上端連在一起.根據(jù)變隙電感式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖分析其工作原理.,,解析答案,返回,解析當(dāng)壓力進(jìn)入膜盒時(shí)，膜盒的頂端在壓力F的作用下產(chǎn)生與壓力F大小成正比的位移，于是銜鐵也發(fā)生移動(dòng)，從而使鐵芯和銜鐵之間的距離發(fā)生變化，流過(guò)線圈的電流也發(fā)生相應(yīng)的變化，電流表A的指示值反映了被測(cè)壓力的大小.,答案見(jiàn)解析,圖6,本課結(jié)束,