金版教程新課標(biāo)人教物理 2012 高三一輪總復(fù)習(xí)10-3課件

一、傳感器及其組成1．傳感器的定義：有一些元件能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，我們把這種元件叫做傳感器．它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了．2.傳感器的組成：傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)過控制器分析處理．3.制作傳感器需要的元件：a.光敏電阻：當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí)，電阻阻值

；光照減弱時(shí)，電阻阻值

能夠把

這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成

這個(gè)電學(xué)量．①減?、谠龃螅酃庹諒?qiáng)弱④電阻d.應(yīng)變片：它能夠把物體

這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為

這個(gè)電學(xué)量．e.干簧管：它能夠?qū)?/p>

這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電路的

f.雙金屬片：它能將

這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電路的

⑩形變?電壓?磁場(chǎng)?通斷．?溫度?通斷．二、傳感器工作原理三、傳感器的應(yīng)用及實(shí)例1.力傳感器的應(yīng)用——電子秤：它是由

和

組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，多用

材料制成．?金屬梁?應(yīng)變片?半導(dǎo)體6.光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器、火災(zāi)報(bào)警器：機(jī)械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管，兩個(gè)紅外管就是兩個(gè)

；有的火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有

(7)應(yīng)用實(shí)例：

和

.光傳感器發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．光控開關(guān)溫度報(bào)警器一、熱敏電阻與金屬熱電阻有哪些區(qū)別項(xiàng)目電阻導(dǎo)電原理電阻隨溫度變化優(yōu)點(diǎn)熱敏電阻自由電子和空穴等載流子靈敏度較好金屬熱電阻自由電子的定向移動(dòng)化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)量范圍大二、電容式傳感器的工作原理電容器的電容決定于極板的正對(duì)面積S、極板間距d、極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素．如果某一物理量(如角度θ、位移x，深度h等)的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，通過電容的變化就可以確定上述物理量的變化，有這種用途的電容器稱電容式傳感器．如圖所示是用來測(cè)定角度θ的電容式傳感器．當(dāng)動(dòng)片與定片之間的角度θ發(fā)生變化時(shí)，引起極板正對(duì)面積S的變化，則電容C發(fā)生變化．知道電容C的變化，就可以知道θ的變化情況．如圖所示是測(cè)定壓力F的電容式傳感器．待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上的時(shí)候，膜片發(fā)生形變，使極板間距離d發(fā)生變化，引起電容C的變化．知道電容C的變化，就可以知道F的變化情況．如圖所示是測(cè)定位移x的電容式傳感器．隨著電介質(zhì)板進(jìn)入極板間的長(zhǎng)度發(fā)生變化，電容C發(fā)生變化，知道電容C的變化，就可以知道x的變化情況．三、機(jī)械式鼠標(biāo)1.內(nèi)部構(gòu)成：滾輪、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管(光傳感器)，如圖所示．2.工作原理：鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，滾輪運(yùn)動(dòng)通過滾軸帶動(dòng)兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x、y兩個(gè)方向上的脈沖信號(hào)，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移.

四、斯密特觸發(fā)器的工作原理及其應(yīng)用斯密特觸發(fā)器的工作原理：斯密特觸發(fā)器是一個(gè)性能特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值(1.6V)時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平跳到低電平(0.25V)，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候(0.8V)，Y會(huì)從低電平跳到高電平(3.4V)．原理：白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到1.6V，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈天明自動(dòng)熄滅，天暗自動(dòng)開啟的目的．應(yīng)用(二)：溫度報(bào)警器，電路如圖所示．原理：常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)時(shí)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，R1的阻值不同，則報(bào)警器溫度不同.(1)托盤上未放物體時(shí)，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離x1；(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí)，P1離A的距離x2；(3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A的距離也為x1.從而使P1、P2間的電壓為零．校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式．[解析]

托盤的移動(dòng)帶動(dòng)P1移動(dòng)，使P1、P2間出現(xiàn)電勢(shì)差，電勢(shì)差的大小反映了托盤向下移動(dòng)距離的大小，由于R為均勻的滑線電阻，則其阻值與長(zhǎng)度成正比．[說明]

分析清楚力電傳感器的工作原理，明確裝置是如何將力這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量是解決該類問題的關(guān)鍵.(1)R1的阻值；(2)R2的阻值；(3)R3的最大阻值．[解析]

(1)由圖(b)可知，電壓傳感器的電壓為0的時(shí)間，電流傳感器的電流為2A，此時(shí)R2的阻值為零，有I＝ε/(R1＋r)解得R1＝3Ω