第一篇：传感器教案2
江苏省射阳中学2014年秋学期高二物理导学案（46）
6.1传感器及其工作原理 主备人 孙汉成
课前预习
【预习目标】
1、了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。
2、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。
3、了解传感器的应用。【重点、难点】
1、理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。
2、分析并设计传感器的应用电路。
【学程指导】
（一）阅读内容
1.阅读课本P.52.回答思考题1.2.阅读课本P.53.回答思考题2.3.阅读课本P.54.回答思考题3.4.阅读课本P.55.回答思考题4.（二）问题思考
1.传感器它能够（）
A.感受力，将力的大小转化成电阻 B.感受温度，将温度高低转化成电阻 C.感受物质化学成分，并转换为电流 D.感受电压，将电压大小转换成力的大小 2.光敏电阻的材料是一种半导体，它在（）
A.有光照时，载流子少，导电性能不好 B.随光照增强，载流子增多，导电性能变好 C.能把光照强弱这个光学量转换为电阻 D.在黑暗环境中的电阻很大 3.金属热电阻和热敏电阻（）A.金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大
B.用金属丝可以制作温度传感器，它能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。C.热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高非常明显 D.热敏电阻的电阻率随温度的升高而增大
4.以下说法中正确的是（）A.电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量
B.电容式位移传感器内的电介质板，在电容内部的位移增大时，电容的大小变大 C.霍尔元件是一个很小的半导体薄片 D.霍尔元件能将电压转换成磁感应强度
课堂学习
一、传感器
如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄灭。
问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？
总结：什么是传感器
二、霍尔元件
基础训练
1．关于传感器，下列说法正确的是()． A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的 B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确
2．如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ′，则可判断()．
A．θ′＝θ
`B．θ′＜θ C．θ′＞θ
D．不能确定
3.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发
现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()．
A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
4．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()． A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用
江苏省射阳中学2014年秋学期高二物理导学案（47）
6.2传感器的应用 主备人 孙汉成
课前预习
【预习目标】
1．了解力传感器在电子秤上的应用。2．了解温度传感器在电熨斗上的应用。
【学程指导】
（一）阅读内容
1.阅读课本P.57.—P.59回答思考题1.2.阅读课本P.62.---P.64.回答思考题2.（二）问题思考
1.关于传感器下列说法中正确的是（）A.电子秤理有个力传感器，压力越大，输出电压越小。
B.双金属片是一个温度传感器，当温度变化时，双金属片的热膨胀系数不同，从而能控制电路的通断
C.电饭锅中的感温铁氧体是一种温度传感器，温度达到一定程度就会失去磁性，温度降下来后，磁性又恢复
D.会议室和宾馆房间中的火灾报警器使用温度传感器 探究案
2.在传感器控制电路中
（）A.常将电势的高低叫做“电平”的高低
B.斯密特触发器是一种特殊的非门 C.光敏电阻的电阻值随光照的增强而增大
D.热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
课堂学习
1.力传感器的应用——电子秤
2.温度传感器的应用——电熨斗
3.温度传感器的应用——电饭锅
4.光传感器的应用——烟雾散射式火灾报警器 基础训练
1.如图所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 R（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的t升高而减小的热敏电阻）的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R t上擦一些酒精，表针将向________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________（填“左”或“右”）移动。
2.如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（）A．R 1两端的电压增大
B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
3.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）
A．电压表的示数增大
B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压增大
4.如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是___________，发生这一现象的主要原因是________（填字母代号）A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化 D．电源的电压随温度发生了变化
5.如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度
为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时电势差U，电流I和B的关系为U=kIB/d，式中的比例系数k称为霍尔系数。
设电流I是由电子定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势
下侧面Ａ的电势（填高于、低于或等于）。
（2）电子所受的洛伦兹力的大小为。
（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为
第二篇：传感器实验教案
实验一 开关式霍尔传感器测转速实验
一、实验目的：了解开关式霍尔传感器测转速的应用
二、基本原理：开关式霍尔传感器是线性霍尔元件的输出信号经放大器放大，再经施密特触发器整形成矩形波（开关信号）输出的传感器。开关式霍尔传感器测转速的原理图如图所示：当被测圆盘上装有只磁性体时，圆盘每转一周，磁场变化6次，开关式霍尔传感器就同频率f相应变化输出，再经转速表显示转速n。
三、实验仪器：传感器实验台
四、实验步骤：
1、根据图将霍尔转速传感器安转于霍尔架上，传感器的端面对准转盘上的磁钢并调节升降杆使传感器端面与磁钢之间的间隙大约为2~3mm。
2、将主机箱中的转速调节电源0~24V旋钮调到最小（逆时针方向转到底）后接入电压表（电压表量程切换开关打到20V档）：其它接线按图所是连接（注意霍尔转速传感器的三根引线的序号）：将频频转速表的开关按到转速档。
3、检查接线无误后合上主机箱电源开关，在小于12V范围内（电
压表监测）调节主机箱的转速调节电源（调节电压改变直流电机电驱电压），观察电机转动及转速表的现实情况。
4、从2V开始记录，每增加1V相应电机转速的数据（待电机转速稳定后读取数据）；画出电机的V-n（电机电驱电压与电机转速的关系）特性曲线，实验完毕，关闭电源。
五、思考题：
利用开关式霍尔传感器测转速时被测对象要满足什么条件？
实验二
磁电式传感器测转速实验
一、实验目的：了解磁电式测量转速的原理。
二、基本原理：磁电传感器是一种将被测物理量转化成为感应电势的传感器，也称为电 动式传感器。根据电磁感应定律，一个匝数为N的线圈在磁场中切割磁力线时穿过线圈的磁通量发生变化，线圈两端就会产生感应电势，线圈中感应电势为：eNddBNS。在线圈匝数一定的情况下，感应电势的大小与穿过该线圈的磁dtdt通变化率成正比。当传感器的线圈匝数和永久磁钢选定（即磁场强度已定）后，使穿过线圈的磁通量发生变化的方法有两种：一种是让线圈和磁力线作相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；另一种则是把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。因此，磁电式传感器可分为两大类型：动磁式及可动衔铁式（即可变磁阻式）。本实验应用动磁式磁电传感器，实验原理框图如图20-1所示。当转动盘上嵌入6个磁钢时，转动盘每转一周磁电传感器感应电势e产生6次的变化，感应电势e通过放大，整形由频率表显示f，转速n=10f。
三、需用器件与单元：
0~24V直流稳压电源、电压表、频频/转速表；磁电式传感器、转动源。
四、实验步骤：
磁电式转速传感器测速试验除了传感器不用接电源外（传感器探头中心与转盘磁钢 对准），其它完全与开关式霍尔传感器测转速原理相同；请按图20-2示意按装、接线并按照实验九中的步骤做实验。实验完毕，关闭电源。
五、思考题：
磁电式转速传感器测很低的转速时会降低精度，甚至不能测量。如何创造条件保证磁电式转速传感器正常测转速？能说明理由吗？
实验三
光纤位移传感器
一、实验目的：了解光纤位移传感器的工作原理和性能。
二、基本原理：光纤传感器是利用光纤的特性研制而成的传感器。光纤具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能耐等，它还能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目作用，而且还能超越人的生理界限，接受人的感官所感受不到的外界信息。
光纤传感器主要分为两种：功能型光纤传感器及肺功能型光纤传感器（也称为物性性和结构型）。功能型光纤传感利用对外界信息具有敏感能力和检测功能的光纤，构成“传”和“感”合为一体的传感器。这里光纤不仅起传光的作用，而且还起敏感作用。工作时利用检测量去改变描述光束的一些基本参数，如光的强度、相位、偏振、频率等，它们的改变反应了被测量的变化。由于对光信号的检测通常使用光电二极管等光电元件，所以光的那些参数的变化，最终都要被光接受器接受并被转化成强度及相位的变化。这些变化信号处理后，就可得到被测的物理量。应用光纤传感器的这种特性可以实现力，压力、温度等物理参数的测量。非功能型光纤传感器主要是利用光纤对光的传输作用，由其它敏感元件与光纤信息传输同路组成测试系统，光纤在此仅起传输作用。
本实验采用的是传光型光纤传感器，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，半圆分布即双D分布，一束光纤端部与光源相接发射光束，另一束端部与光电转换器相接接受光束。两光束混合后的端部是工作端亦称探头，它与被测物体相距d,由光源发出的光纤传到端部出射后再经被测体放射回来，另一束光纤接收光信号由光电器转换器转化成电量，如图26-1。
传光型光纤传感器位移量测是根据传送光纤的光场与受讯光纤交叉地方视景做决定。当光纤探头与被测物体接触或零间隙时（d=0），则全部传输光量直接被反射至传输光纤。没有提供光给接收端之光纤，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加时，接受端之光纤接受之光量也越多，输出讯号便增大，当探头与被测物之距离增加到一定值时，接受端光纤全部被照明为止，此时也被称之为“光峰值”。达到光峰值后，探针与被测物之距离继续增加时，将造成放射光扩散或超过接收端接收视野。使得输出信号与量测距离成反比例关系。如图26-2曲线所示，一般都选用线性范围较好的前坡为测试区域。
三、器件与单元：
直流稳压电源、万用电表、Y型光纤传感器、测微头、反射面（抛光铁圆片）
四、实验步骤：
1、观察光纤结构，两根多模光纤组成Y型位移传感器，将两根光纤尾部端面（包括铁部）对准自然光照射，观察探头端面现象，当其中一根光纤的尾部端面用不透光纸挡住时，在探头端观察半圆双D型结构。
2、按图安装接线，注意：（1）安装光纤时，要用手捏住两根光纤尾部的包铁部份轻轻插入光电座中，不能用手拔捏光纤的黑色包皮部分，插入时不能用力，
第三篇：水温传感器教案
实训一 冷却液温度传感器的检测
一、目的和要求
1.掌握冷却液温度传感器的结构与工作原理。2.掌握冷却液温度传感器的检测方法 3.了解冷却液温度传感器的常见故障
二、实训课时
2课时。
三、课前准备 1．教师准备
1、工具：常用工具，家用电热吹风机，万用表、大众1552诊断仪、K81汽车诊断仪。
2、设备：桑塔纳2000轿车AJR型发动机、别克电喷发动机实训台架各一台，桑塔纳2000和丰田皇冠轿车整车各一辆、德国爱维公司电控发动机模拟教学试验板。
3、资料、课件准备
2．学生准备
（1）电路图的识读方法（2）万用表、解码器的使用方法
（3）笔和作业本的准备
四、原理与应用讲授
1、导入： 一辆POLO1.4，每次出车都发动不着，需要经过数次发动后才勉强着火，着火后，怠速又严重抖动。车主把车开到大众特约维修店要求检修，经询问后，修理工利索地连接上故障诊断仪V.A.G1552对发动机电控系统读码，发现了“冷却液温度传感器断路”的故障码。
问：假设那个修理工是你，你应该如何处理？
2、安装位置：
安装发动机缸体、缸盖冷却液的通道上
3、功用：
检测发动机冷却液温度，并将冷却液温度的信息转变为电信号输入发动机电控单元，电控单元根据该信号对燃油喷射、点火正时、废气再循环、空调、怠速、变速器换挡及离合器锁止、爆燃、冷却风扇等控制进行修正。
注：拓展到电控发动机基本信号与修正信号，点火提前角和喷油量。
4、构造：
内部是一个半导体热敏电阻，它具有负的温度系数。
5、工作原理及特性曲线：
冷却液温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻，其电阻值根据冷却液的变化而变化。冷却液温度越低，其电阻越高；冷却液温度越高，其电阻越小。电控单元通过内部的电阻器，向发动机冷却液温度传感器提供5V信号电压并对电压进行测量。当发动机冷车时，电压将升高；当发动机热车时电压将降低。电控单元通过测量电压，计算出发动机冷却液温度。
6、冷却液温度传感器的检测
（1）线路的检测（2）传感器本身的检测（3）解码器检测（整车）
五、实训步骤：
1、检测内容：
工作电压、信号电压（随温度变化）、电阻（随温度变化）、线束电阻、信号波形，用故障诊断仪、1552诊断仪读取故障代码、测量数据流、简单故障查找。
2、检测参数的范围 1）、工作电压：5V 2）、信号电压：0～5V；（正常工作温度时为1.5 ～2.5V）3）、电阻变化：70 Ω ～100KΩ 4）、有关的故障代码：P0117、P0118、P1114、P1115 5）、线束电阻：﹤0.5 Ω 6）、标准波形
其输出信号为模拟信号，在温度稳定的情况下，其信号输出波形为近似一条直线。随冷却液温度升高，信号电压逐渐减小。
3、常见故障症状：
当水温传感器本身或线路损坏时,发动机会产生下列故障：
1）、发动机热怠速不良； 2）、怠速不稳； 3）、冷车起动困难； 4）、热车冒黑烟 5）、废气排放增加。
4、大众桑塔纳2000冷却液温度传感器的测试
AJR型发动机冷却液温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻，其连接电路图如下图所示。冷却液温度传感器出现故障，发动机会出现冷车或热车启动困难，油耗增加，排放超标。
冷却液温度传感器连接电路图
发动机怠速工况，进入08功能“读测量数据块”，选择03显示组检查冷却液温度传感器，如果显示数据不真实，关闭点火开关，检查传感器插头上端子和发动机控制单元线束插头间的线路是否有断路或短路，如果线路正常，更换冷却液温度传感器。
冷却液温度传感器端子
六、工作页的完成和小结
1、工作页完成情况和效果小结
2、实习情况小结
3、主要问题小结
第四篇：传感器各章教案重点
2.数字模拟地线 3.信号源地线 传感器可看作是测量装置的信号源，多数情况下信号较为微弱，通常传感器安装 在生产设备现场，而测量装置设在离现场一定距离的控制室内，从测量装置的角度看，可以认为传感器的公共参考端就是信号源地线，它必须与测量装置进行正确的连接才能 提高整个检测系统的抗干扰能力。4.负载地线 负载的电流一般都比前级信号电流大得多，负载地线上的电流有可能干扰前级微 弱的信号，因此负载地线必须与其他信号地线分开。例如，若误将喇叭的负极（接地线）与扩音机话筒的屏蔽线碰在一起，就相当于负载地线与信号地线合并，可能引起啸叫。又如当负载是继电器时，继电器触点闭合和断开的瞬间经常产生电火花，容易反馈到前 级，造成干扰，因此应正确连接。
（二）一点接地原则 对于模拟信号地线、数字信号地线、信号源地线、负载地线等几种地线一般应分 别设置，在电位需要连通时，也必须仔细选择合适的点，在一个地方相连，才能消除各 地线之间的干扰。1.单级电路的一点接地原则 考虑到加工工艺，在实际的印制电路板设计中，只能做到各接地点尽量靠近、并 加大地线的宽度。2.多级电路的一点接地原则 若将多级电路的地线逐级串联，在最后一段地线上将存在一定的对地电位差，有 可能产生共阻抗耦合干扰，应采取并联接地方式，才不易产生级与级之间的相互干扰。设计多级电路的地线应注意以下两个原则：一是公用地线截面积应尽量大些，以 减小地线的内阻，二是应把电流最大的电路放在距电源的接地点最近的地方。大面积接地 多级电路的一点接地原则的改错 请指出下图的电源接地错误 检测系统的一点接地原则 有许多传感器采用两线制电流输出形式，它的两根信号线均不接大地。如果这时 二次仪表也采用浮置电路，容易出现静电积累现象，易产生电场干扰。在这种情况下多 采用二次仪表测公共参考端接地的方案。此种情况下，检测系统仍然符合一点接地原则。在二次仪表与计算机相连接的情况下，由于计算机的公共参考端已被接金属机箱，并通 过保安地线接大地，所以这时二次仪表的零电位端（公共参考端）也就通过计算机接大 地了。在这种情况下，传感器的公共参考端绝对不应再接地，否则会产生大地环流，造成干扰。
第五篇：传感器的应用教案
传感器的应用教案
【教学目标】 1.知识与技能:(1)、了解传感器应用的一般模式;(2)、理解应变式力传感器的应用――电子秤的工作原理。(3)、理解声传感器的应用――话筒的工作原理。
4、理解温度传感器的应用――电熨斗的工作原理(5)、会设计简单的有关传感器应用的控制电路。2.过程与方法: 通过实验结合物理学的知识,探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理,从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用,进一步总结出传感器应用的一般模式。
3.情感、态度与价值观 激发学生的学习兴趣,培养动手能力,提高创新意识,提高物理理论知识与实际相结合的综合实践能力。
【教学重点】:各种传感器的应用原理及结构。【教学难点】:各种传感器的应用原理及结构。【教学方法】:PPT课件,演示实验,讲授
【教学用具】:小型电子秤,话筒,电熨斗、示波器。【教学过程】
一、引入新课
师:上节课我们学习了传感器及其工作原理。传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量,或转化为电路通断的一类元件。请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件? 学生思考后回答:光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。这节课我们来学习传感器的应用
二、进行新课
1、传感器应用的一般模式
师:阅读教材开头几段,然后合上书,在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。提示:一般情况下,传感器产生的信号非常微弱,要想触发控制电路,此信号必须进一步放大才可以,所以需要放大电路,即放大器。
生:阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
师:下面学习几个传感器应用的实例。2.力传感器的应用----电子秤
师:阅读教材61页最后一段,思考并回答问题。
(1)电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?(2)简述力传感器的工作原理。
(3)应变片能够把什么力学量转化为什么电学量? 生:阅读教材,思考并回答问题。
生1:电子秤的测力装置是力传感器,它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。
生2:在金属梁没有力的情况下,金属梁处于水平状态,梁的上下应变片的长度没变且相等,两应变片的电阻大小也相等,当给金属梁施加竖直向下的力时,金属梁会向下弯曲,使得金属梁上面的应变片被拉长,电阻变大,两端电压也变大,而下边的应变片被挤压收缩,电阻变小,两端的电压也减小,使得两应变片两端电压值不相等,存在差值,控制电路就通过这个差值,经过放大电路将差值信号放大,再在显示器上显示出数字,即力F的大小。生3:应变片能够将形变这个力学量转化为电阻这个电学量。
师:总结点评,结合板画强调讲解应变片测力原理。3.声传感器的应用-----话筒
师:阅读教材62页有关内容,思考并回答问题。(1)话筒的作用是什么?(2)说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。
(3)说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么?(4)驻极体话筒的工作原理是什么?有何优点? 生:阅读教材,思考并回答问题。
生1:话筒的作用是把声音信号转化为电信号。
生2:动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。膜片接收到声波后引起振动,连接在膜片上的线圈随着一起振动,线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流(电信号),感应电流的大小和方向都变化,振幅和频率的变化都由声波决定,这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中就发出放大的声音。
生3:电容式话筒的工作原理:利用电容器充放电形成的充放电电流。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,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压.优点:保真度好。
生4:驻极体话筒的原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜.优点:体积小,重量轻,价格便宜,灵敏度高,工作电压低。
师:指出:驻极体话筒利用了电介质的极化现象:将电介质放入电场中,在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象.某些电介质在电场中被极化后,去掉外加电场,仍然会长期保持被极化的状态,这种材料称为驻极体.师:演示实验: 按照如图所示的连接驻极体话筒的工作电路,话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。对着话筒喊话,观察示波器的荧光屏上的波形,再用另外一人同样对话筒喊话,比较两次声音产生的波形有什么不一样。上述过程,就是话筒将声音信号转换为电信号的过程。生:观察实验现象。现象:不同的声波信号,荧光屏上显示的波形不同。说明话筒产生的电信号是由接收到的声波控制的。4.温度传感器的应用---电熨斗
师:温度传感器是应用最广泛的传感器之一,它能把温度的高低转变成电信号,通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的.电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。实验:取一个报废的日光灯启辉器,去掉外壳,敲碎氖泡的玻璃,可以看到一个U型的双金属片,双金属片的旁边有一根直立的金属丝,两者构成一对触点,常温下触点是分离的,用火焰靠近金属片,可以看到双金属片的形状变化,与金属丝接触,熄灭火焰,双金属片逐渐恢复原状,两个触点分离。把这个启动器用到温控开关,可以控制小灯泡的亮和灭。生:做实验,观察实验现象。
师:电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。
投影:电熨斗结构图(如图所示)思考与讨论:(1)常温下,上、下触点应是接触的还是分离的?当温度过高时,双金属片将怎样起作用?(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,这是如何使用调温旋钮来实现的? 参考答案:(1)常温下,上、下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,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,停止加热.温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用.(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,此时可通过调温旋钮调节升降螺丝,升降螺丝带动弹性钢片升降,从而改变触点接触的难易,达到控制在不同温度的目的.拓展:温度传感器的另一应用----电冰箱的温控装置
如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构,铜质的测温泡1,细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统,里面充有氯甲烷盒它的蒸汽,构成一个温度传感器,膜盒3为扁圆形,右表面固定,左表面通过小柱体与弹簧片4连接,盒中气体的压强增大时,盒体就会膨胀,测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。
5、6分别是电路的动触点盒静触点,控制制冷压缩机的工作,拉簧7的两端分别连接到弹簧片4盒连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮控制的,逆时针旋转时凸轮连杆上端右移,从而加大对弹簧7的拉力。自动控温原理:如图所示是某种电冰箱内温度控制器的结构,铜制的测温泡
1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统,里面充有氯甲烷和它的蒸汽,构成了一个温度传感器,膜盒为扁圆形,右表面固定,左表面通过小柱体与弹簧片4连接,盒中气体的压强增大时,盒体就会膨胀,测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。
5、6分别是电路的动触点和静触点,控制制冷压缩机的工作,拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上,连杆9的下端装在机箱上的轴,凸轮8是由设定温度的旋钮控制的,逆时针旋转时凸轮连杆上端右移,从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度升高时,1、2、3中的氯甲烷受热膨胀,弹性金属膜盒3的左端膨胀,推动弹簧片4向左转动,使5、6接触,控制的压缩机电路开始工作制冷,当温度下降到一定程度,氯甲烷受冷收缩,5、6又分开,制冷结束,直到下次温度升高再重复上述过程。温度设定原理:将凸轮8逆时针旋转,凸轮将连杆9向右顶,使得弹簧7弹力增大,此时要将5、6触点接通,所需要的力就要大些,温度要高一些,即温控挡应低一些(例如1级),顺时针旋转凸轮8,控制的温度低一些,控温挡要高一些。
(三)典型例题 例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后.汽车静止时,传感器a、b在的示数均为 10 N(取g10 m/s2).(1)若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N,求此时汽车的加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零.分析:传感器上所显示出的力的大小,即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知,此即为弹簧上的弹力大小,亦即该弹簧对滑块的弹力大小.解:(1)如图所示,依题意:左侧弹簧对滑块向右的推力 F114N,右侧弹簧对滑块的向左的推力 F26.0 N.滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有 得4 m/s2 a1与F1同方向,即向前(向右).(2)a传感器的读数恰为零,即左侧弹簧的弹力,因两弹簧相同,左弹簧伸长多少,右弹簧就缩短多少,所以右弹簧的弹力变为N。滑块所受合力产生加速度,由牛顿第二定律得,a210m/s2,方向向左.例
2、如图5是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在电路中的其它量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的(A)(A)距离变化(B)正对面积变化(C)介质变化(D)电压变化
【课堂总结】 本节课主要学习了以下几个问题: 力传感器的应用---电子秤
声传感器的应用---话筒
温度传感器的应用---电熨斗 力传感器是把力信号转换成电信号;声传感器是把声音信号转换为电信号,而温度传感器往往是用来进行自动控制.【布置作业】课本P58-59 1、2、3 【板书设计】 第二节:传感器的应用
一、传感器应用的一般模式示意图
二、力传感器的应用---电子秤
三、声传感器的应用----话筒
四、温度传感器的应用---电熨斗
【教学反思】
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
点击咨询 