2020高中物理 第章 传感器 第节 传感器的应用学案 粤教版.docx

学必求其心得，业必贵于专精 学必求其心得，业必贵于专精 PAGE 10 - 学必求其心得，业必贵于专精 第三节　传感器的应用 ［学习目标]　1。列举传感器在日常生活中的应用.2.列举传感器在农业生产和工业生产中的应用.3.了解传感器在航空航天事业中的应用.4。理解常用传感器的工作原理，会分析常见传感器问题．(重点、难点) 一、生活中的传感器 1．温度传感器的应用 电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度相关的家用电器． 2．红外线控制器的应用 自动门、家电遥控器、生命探测仪、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等． 3．光敏传感器的应用：照相机中． 4．压力传感器的应用：电子秤中． 二、传感器在工、农业生产和航天中的应用 1．农业生产中的传感器 无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器;自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的;现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器． 2．工业生产中的传感器 安全生产中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中,随时可以监控大桥和水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器）对位移测量,从而实现精密加工． 3．飞向太空的传感器 飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员的各种生理状态的测量有生理传感器,如测量血压、心电图、体温等． 1．思考判断（正确的打“√，错误的打“×”) (1)洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器．(√) (2）自动门利用了红外线传感器．(√) (3)指纹识别器是利用压力传感器．（×） (4)无人管理的自动灌溉系统，用到了温度传感器．（×） (5)位移测量装置用到了位移传感器．(√) 2．电子秤使用的传感器是(　　) A．超声波传感器　　 B．温度传感器 C．压力传感器 D．红外线传感器 C　[电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示,来测量物体质量，所以它感知的是压力，使用了压力传感器，故C选项正确．］ 3．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是（　　） A．是力传感器 B．是光传感器 C．是温度传感器 D．是声音传感器 B　[遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器,B对，A、C、D错．] 传感器的应用及工作原理分析 1。常见压力传感器的敏感元件是金属应变片和半导体力敏电阻． 2．半导体力敏电阻的阻值随压力的增大而减小，常将力敏电阻与电流计串联起来，压力变化，力敏电阻变化,电流变化，把力学量转换成电学量． 3．分析传感器问题要注意的几个问题 （1)检测量分析：要明确传感器所检测的量，如力、热、光、磁、声等． （2)敏感元件分析:明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律． （3)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律． 【例1】　加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源．如图所示为应变式加速度计的示意图．当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上,支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动,当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出． 已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l,静态时输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式． [解析］　设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为U0＝eq \f（E,R）·eq \f（R,l）x＝eq \f(E,l）x① 再设系统向左加速时滑片右移Δx，则敏感元件的动力学方程为2kΔx＝ma② 此时敏感元件的输出电压为 U＝eq \f(E,R）·eq \f(R,l）（x＋Δx）＝eq \f(E，l）(x＋Δx）③ 联立①②③三式可得a＝eq \f(2kl?U－U0?,mE） 若U〉U0,系统的加速度方向水平向左； 若U〈U0，系统的加速度方向水平向右． [答案]　a＝eq \f（2kl?U－U0?，mE） 传感器应用的分析方法 (1）要分清哪是主电路部分,哪是控制电路部分． （2）联系主电路和控制电路的关键点就是传感器中的敏感元件．敏感元件感知主电路所处的状态，做出相应的反应，促使控制电路工作