傳感器的應用(一)

作者: 來源:點擊數: 發布時間:2012年11月28日
傳感器的應用(一)
 
 
教學目標
知識與技能
● 了解力传感器在电子秤上的应用。
● 了解声传感器在话筒上的应用。
● 了解温度传感器在电熨斗上的应用
過程與方法
● 通过实验或演示实验,了解传感器在生产、生活中的应用
情感態度與價值觀
● 在了解传感器原理及应用时,知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值,增强学习兴趣,培养良好的科学态度
重點難點
重點難點各種傳感器的應用原理及結構
【教學內容】
[導入新課]
傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量,並把它們按照一定的規律轉化成電壓、電流等電學量,或轉化爲電路通斷的一類元件。請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什麽物理量轉化爲電學量的元件?
光敏電阻將光學量轉化爲電阻這個電學量。熱敏電阻將溫度這個熱學量轉化爲電阻這個電學量。霍爾元件把磁感應強度這個磁學量轉化爲電壓這個電學量。
這節課我們來學習傳感器的應用。
[新課教學]
1.傳感器應用的一般模式
閱讀教材並在練習本上畫出傳感器應用的一般模式示意圖。
下面學習幾個傳感器應用的實例。
2.力傳感器的應用——電子秤
閱讀教材p61最後一段,思考並回答問題。
(1)電子秤使用的測力裝置是什麽?它是由什麽元件組成的?
(2)簡述力傳感器的工作原理。
(3)應變片能夠把什麽力學量轉化爲什麽電學量?
總結點評,結合板畫強調講解應變片測力原理(如圖所示)。
應變片能夠把物體形變這個力學量轉化爲電壓這個電學量。
3.聲傳感器的應用——話筒
閱讀教材p62有關內容,思考並回答問題。
(1)話筒的作用是什麽?
(2)說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。
(3)說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優點是什麽?
(4)駐極體話筒的工作原理是什麽?有何優點?
1、話筒的作用是把聲音信號轉化爲電信號。
2、動圈式話筒的工作原理是電磁感應現象。膜片接收到聲波後引起振動,連接在膜片上的線圈隨著一起振動,線圈在永磁體的磁場裏振動從而産生感應電流(電信號),感應電流的大小和方向都變化,振幅和頻率的變化都由聲波決定,這個信號電流經擴音器放大後傳給揚聲器,從揚聲器中就發出放大的聲音。
3、電容式話筒的工作原理:利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電.當聲波使膜片振動時,電容發生變化,電路中形成變化的電流,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規律相同的電壓.
優點:保真度好。
4、駐極體話筒的原理同電容式話筒,只是其內部感受聲波的是駐極體塑料薄膜.優點:體積小,重量輕,價格便宜,靈敏度高,工作電壓低。
駐極體話筒利用了電介質的極化現象:將電介質放入電場中,在前後兩個表面上會分別出現正電荷與負電荷的現象.某些電介質在電場中被極化後,去掉外加電場,仍然會長期保持被極化的狀態,這種材料稱爲駐極體.
實驗:駐極體話筒。(或用錄像代替)
學生觀察實驗現象:不同的聲波信號,熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒産生的電信號是由接收到的聲波控制的。
3.溫度傳感器的應用——電熨鬥
溫度傳感器是應用最廣泛的傳感器之一,它能把溫度的高低轉變成電信號,通常是利用物體的某一物理性質隨溫度的變化而改變的特性制成的.電熨鬥就是靠溫度傳感器來控制溫度的。
實驗:雙金屬片的受熱膨脹,學生觀察實驗現象。
電熨鬥就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。
投影:電熨鬥結構圖
思考與討論:
(1)常溫下,上、下觸點應是接觸的還是分離的?當溫度過高時,雙金屬片將怎樣起作用?
(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度,這是如何使用調溫旋鈕來實現的?
(1)常溫下,上、下觸點應是接觸的,但溫度過高時,由于雙金屬片受熱膨脹系數不同,上部金屬膨脹大,下部金屬膨脹小,則雙金屬片向下彎曲,使觸點分離,從而切斷電源,停止加熱.溫度降低後,雙金屬片恢複原狀,重新接通電路加熱,這樣循環進行,起到自動控制溫度的作用.
(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度,此時可通過調溫旋鈕調節升降螺絲,升降螺絲帶動彈性鋼片升降,從而改變觸點接觸的難易,達到控制在不同溫度的目的.
【典型例題】
力傳感器的應用
【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ab上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現將裝置沿運動方向固定在汽車上,傳感器b在前,傳感器a在後.汽車靜止時,傳感器ab在的示数均为 10 N(取g=10 m/s2).
(1)若傳感器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)當汽車以怎樣的加速度運動時,傳感器a的示數爲零.


 

溫度傳感器的應用
【例2】 在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC 元件,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率 随温度t的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能.对此,以下判断正确的是(     )
①通电后,其电功率先增大,后减小  ②通电后,其电功率先减小,后增大  ③当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变  ④当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1t2之間的某一值不變
A.①③             B.②③             C.②④             D.①④
課堂小結
本節課主要學習了以下幾個問題:
                  力傳感器的應用——电子秤
    传感器的应用  声传感器的应用——话筒
                  溫度傳感器的應用——电熨斗
力傳感器是把力信號轉換成電信號;聲傳感器是把聲音信號轉換爲電信號,而溫度傳感器往往是用來進行自動控制.
課後作業
1、課下閱讀有關傳感器應用的科普類文章,了解有關傳感器的應用實例以及工作原理。
2、思考並回答“問題與練習”第1、2題。書面完成第3題。
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