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1、4.2传感器的感器的应用用学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.了解了解传感器感器应用的一般模式。用的一般模式。4个个应用用电子秤、子秤、电熨斗、熨斗、电饭锅、火灾、火灾报警器警器2.了解了解传感器在日常生活和生感器在日常生活和生产中的中的应用。用。3.会会设计简单的有关的有关传感器感器应用的控制用的控制电路，路，提高分析解决提高分析解决问题的能力。的能力。一、传感器应用的一般模式一、传感器应用的一般模式二、力传感器的应用二、力传感器的应用电子秤电子秤1.组成及敏感元件：组成及敏感元件：由金属梁和由金属梁和_组成，敏感元件是成，敏感元件是_。2.工作原理工作原理3.作用：作用：应变片将片将_这个
2、力学量个力学量转换为_这个个电学量。学量。应变片片应变片片变阻阻电压物体形物体形变电压思考判断思考判断(1)应变片是由片是由导体材料制成的。体材料制成的。( )(2)当当应变片的表面拉伸片的表面拉伸时，其，其电阻阻变大，反之大，反之变小。小。 ( )(3)传感器感器输出的是金属架上的出的是金属架上的电压。 ( )(4)外力越大，外力越大，输出的出的电压差差值也越大。也越大。 ( )三、温度传感器的应用实例三、温度传感器的应用实例1.电熨斗电熨斗(1)构造构造(如如图1所示所示)图1(2)敏感元件：双金属片。敏感元件：双金属片。(3)工作原理：温度工作原理：温度变化化时，由于双金属片上，由于双金
3、属片上层金属与下金属与下层金属的金属的_不同，不同，双金属片双金属片发生弯曲从而控制生弯曲从而控制电路的通断。路的通断。膨膨胀系数系数2.电饭锅电饭锅(1)构造构造(如如图2所示所示)图2 (2)敏感元件：感温敏感元件：感温铁氧体氧体(3)工作原理工作原理居里温度：感温居里温度：感温铁氧体常温下具有氧体常温下具有铁磁性，温度上升到磁性，温度上升到约_时，失去，失去铁磁性，磁性，这一温度称一温度称为该材料的材料的“居里温度居里温度”。自自动断断电原理：用手按下开关通原理：用手按下开关通电加加热，开始煮，开始煮饭，当，当锅内加内加热温度达到温度达到_时，铁氧体失去磁性，与永久磁氧体失去磁性，与永久
4、磁铁失去吸引力，被失去吸引力，被弹簧片簧片弹开，从而推开，从而推动杠杆使触杠杆使触点开关断开。点开关断开。103 103 思维拓展思维拓展 (1)用用电熨斗熨熨斗熨烫棉麻衣物需要棉麻衣物需要设定定较高的温度，熨高的温度，熨烫丝绸衣物需要衣物需要设定定较低的温度低的温度。它是如何利用。它是如何利用调温旋温旋钮来来实现的？的？(2)如果用如果用电饭锅烧水会不会自水会不会自动断断电？答案答案(1)通通过调温旋温旋钮来来调升降螺升降螺丝的高度来的高度来实现不同温度的不同温度的设定。如需定。如需设定的温定的温度度较高，高，则应使升降螺使升降螺丝下降；反之升高。下降；反之升高。(2)如果用如果用电饭锅烧水
5、，在水沸水，在水沸腾后因后因为水温保持在水温保持在100 ，故不能自，故不能自动断断电，只有，只有水水烧干后，温度升到干后，温度升到103 才能自才能自动断断电。四、光传感器的应用四、光传感器的应用火灾报警器火灾报警器1.组成及敏感元件：组成及敏感元件：由由带孔的罩子、孔的罩子、_、_和不透明的和不透明的挡板板组成，敏感元件成，敏感元件为_。2.工作原理工作原理发光二极管光二极管LED光光电三极管三极管光光电三极管三极管传感器问题的分析方法传感器问题的分析方法1.分析思路分析思路物理物理传感器是将所感受的物理量感器是将所感受的物理量(如力、如力、热、光等、光等)转换为便于便于测量的量的电学量的
6、器学量的器件。我件。我们可以把可以把传感器的感器的应用用过程分程分为三个步三个步骤：(1)信息采集；信息采集；(2)信息加工、放大、信息加工、放大、传输；(3)利用所利用所获得的信息得的信息执行某种操作。行某种操作。要点归纳要点归纳2.分析传感器问题要注意四点分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析感受量分析要明确要明确传感器所感受的物理量，如力、感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等。、光、磁、声等。(2)输出信号分析出信号分析明确明确传感器的敏感元件，分析它的感器的敏感元件，分析它的输入信号及入信号及输出信号，以及出信号，以及输入信号与入信号与输出信号出信号间的的变化化规律。律。(3)
7、电路路结构分析构分析认真分析真分析传感器所在的感器所在的电路路结构，在熟悉常用构，在熟悉常用电子元件工作特点的基子元件工作特点的基础上，分析上，分析电路路输出信号与出信号与输入信号入信号间的的规律。律。(4)执行机构工作分析行机构工作分析传感器的感器的应用，不用，不仅包含非包含非电学量如何向学量如何向电学量学量转化的化的过程，程，还包含根据所包含根据所获得的得的信息控制信息控制执行机构行机构进行工作的行工作的过程。程。例例1 传感感器器在在日日常常生生活活中中的的应用用越越来来越越广广泛泛，温温度度传感感器器(实质是是自自动开开关关)是是其其中中的的一一种种。某某一一食食品品消消毒毒柜柜就就是
8、是利利用用温温度度传感感器器来来自自动控控制制电路路的的。常常温温下下，该温温度度传感感器器是是闭合合的的；当当温温度度达达到到某某一一设定定值时，传感感器器自自动断断开开，从从而而切切断断整整个个电路路。下列关于下列关于该消毒柜的几种消毒柜的几种电路路图中中(图中中S为电源开关源开关)，连接正确的是接正确的是()精典示例精典示例解析解析选项选项B、C、D的电路中，温度升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个的电路中，温度升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开。选项电路不会断开。选项A的电路中，电源开关的电路中，电源开关S闭合后，消毒柜开始工作，当温度达闭合后，消毒柜开始工作，当
9、温度达到某一设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，所以选项到某一设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，所以选项A正确。正确。答案答案A针对训练针对训练1 利用利用负温度系数温度系数热敏敏电阻制作的阻制作的热传感器，一般体感器，一般体积很小，可以用来很小，可以用来测量很小范量很小范围内的温度内的温度变化，反化，反应快，而且精确度高。快，而且精确度高。(1)如果将如果将负温度系数温度系数热敏敏电阻与阻与电源、源、电流表和其他元件串流表和其他元件串联成一个成一个电路，其他因路，其他因素不素不变，只要，只要热敏敏电阻所阻所处区域的温度降低，区域的温度降低，电路中路中电流将流将变_(填填“大大”
10、或或“小小”)。(2)上述上述电路中，我路中，我们将将电流表中的流表中的电流刻度流刻度换成相成相应的温度刻度，就能直接的温度刻度，就能直接显示出示出热敏敏电阻附近的温度。如果刻度阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度正中的温度为20 ，如，如图3甲所示，甲所示，则25 的刻的刻度度应在在20 的刻度的的刻度的_(填填“左左”或或“右右”)侧。图3(3)为了将了将热敏敏电阻放置在某蔬菜大棚内阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度大棚内温度变化，化，请用用图乙中的器材乙中的器材(可可增加元器件增加元器件)设计一个一个电路。路。解析解析(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流会减小。因
11、为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流会减小。(2)由由(1)的分析知，温度越高，电流越大，的分析知，温度越高，电流越大，25 的刻度应对应较大电流，故在的刻度应对应较大电流，故在20 的刻度的右侧。的刻度的右侧。(3)如图所示。如图所示。答案答案(1)小小(2)右右(3)见解析解析传感器的实际应用传感器的实际应用例例2 (多多选)为了了锻炼身身体体，小小明明利利用用所所学学物物理理知知识设计了了一一个个电子子拉拉力力计，如如图4所所示示是是原原理理图。轻质弹簧簧右右端端和和金金属属滑滑片片P固固定定在在一一起起(弹簧簧的的电阻阻不不计，P与与R1间的的摩摩擦擦不不计)，弹簧簧
12、劲度度系系数数为100 N/cm。定定值电阻阻R05 ，ab是是一一根根长为5 cm的的均均匀匀电阻阻丝，阻阻值R125 ，电源源输出出电压恒恒为U3 V，理理想想电流流表表的的量量程程为00.6 A。当当拉拉环不不受受力力时，滑滑片片P处于于a端端。下下列列关关于于这个个电路路的的说法法正正确确的的是是(不不计电源内阻源内阻)()要点归纳要点归纳图4A.小明在小明在电路中路中连入入R0的目的是保的目的是保护电路路B.当拉当拉环不受力不受力时，闭合开关后合开关后电流表的流表的读数数为0.1 AC.当拉力当拉力为400 N时，电流表指流表指针指在指在0.3 A处D.当拉力当拉力为400 N时，电
13、流表指流表指针指在指在0.5 A处答案答案ABC力学传感器的分析方法力学传感器的分析方法(1)分析清楚力学分析清楚力学传感器的工作原理，明确装置是如何将力感器的工作原理，明确装置是如何将力这个非个非电学量学量转化化为电学量是解决学量是解决该类问题的关的关键。(2)涉及涉及电路路计算算时，注意欧姆定律及分，注意欧姆定律及分压原理的原理的应用。用。例例3 (多多选)如如图5是是电饭锅的的结构构图，如如果果感感温温磁磁体体的的“居居里里温温度度”为103 时，下下列列说法正确的是法正确的是()图5A.常温下感温磁体具有常温下感温磁体具有较强的磁性的磁性B.当温度超当温度超过103 时，感温磁体的磁性
14、，感温磁体的磁性较强C.饭熟后，水分被大米吸收，熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超底的温度会超过103 ，这时开关按开关按钮会跳起会跳起D.常常压下只要下只要锅内有水，内有水，锅内的温度就不可能达到内的温度就不可能达到103 ，开关按，开关按钮就不会自就不会自动跳起跳起答案答案ACD例例4 如如图6所所示示是是会会议室室和和宾馆房房间的的天天花花板板上上装装有有的的火火灾灾报警警器器的的结构构原原理理图，罩罩内内装装有有发光光二二极极管管LED、光光电三三极极管管和和不不透透明明的的挡板板。平平时光光电三三极极管管接接收收不不到到LED发出的光，呈出的光，呈现高高电阻状阻状态。发生火灾生火灾
15、时，下列，下列说法正确的是法正确的是()图6A.进入罩内的烟入罩内的烟雾遮遮挡了光了光线，使光，使光电三极管三极管电阻更大，阻更大，检测电路路检测出出变化化发出出警警报B.光光电三极管温度升高，三极管温度升高，电阻阻变小，小，检测电路路检测出出变化化发出警出警报C.进入罩内的烟入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光光有散射作用，部分光线照到光照到光电三极管上，三极管上，电阻阻变小，小，发出出警警报D.以上以上说法均不正确法均不正确解析解析由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小
16、，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，选项报，选项C正确。正确。答案答案C1.(传感器的应用传感器的应用)用遥控器用遥控器调换电视机机频道的道的过程，程，实际上就是上就是电视机中的机中的传感器感器把光信号把光信号转换为电信号的信号的过程。下列属于程。下列属于这类传感器的是感器的是()A.红外外报警装置警装置B.走廊照明灯的声控开关走廊照明灯的声控开关C.自自动洗衣机中的洗衣机中的压力力传感装置感装置D.电饭煲中控制加中控制加热和保温的温控器和保温的温控器解析解析遥控器发出红外线，电视机中的传感器感知红外线，是红外线
17、传感器，所遥控器发出红外线，电视机中的传感器感知红外线，是红外线传感器，所以选项以选项A正确。正确。答案答案A2.(传传感感器器的的应应用用传传感感器器) (多多选)压敏敏电阻阻的的阻阻值会会随随所所受受压力力的的增增大大而而减减小小，某某位位同同学学利利用用压敏敏电阻阻设计了了判判断断电梯梯运运动状状态的的装装置置，其其装装置置示示意意图如如图7所所示示，将将压敏敏电阻阻平平放放在在电梯梯内内，受受压面面朝朝上上，在在上上面面放放一一物物体体m，电梯梯静静止止时电流流表表示示数数为I0，电梯梯在在不不同同的的运运动过程程中中，电流流表表的的示示数数分分别如如下下图甲甲、乙乙、丙丙、丁丁所所示
18、示，下下列列判判断断正正确确的的是是()图7A.甲甲图表示表示电梯可能做匀速直梯可能做匀速直线运运动B.乙乙图表示表示电梯可能做匀加速上升运梯可能做匀加速上升运动C.丙丙图表示表示电梯可能做匀加速上升运梯可能做匀加速上升运动D.丁丁图表示表示电梯可能做匀减速下降运梯可能做匀减速下降运动解析解析甲图中电流表示数和静止时相等，故可能做匀速直线运动，选项甲图中电流表示数和静止时相等，故可能做匀速直线运动，选项A正确；乙图正确；乙图中电流表示数为中电流表示数为2I0，且保持不变，故压敏电阻所受压力增大，电阻变小，物体超重，且保持不变，故压敏电阻所受压力增大，电阻变小，物体超重，电梯可能匀加速上升，选项
19、电梯可能匀加速上升，选项B正确；丙、丁图中电流表的示数随时间变化，故电梯的正确；丙、丁图中电流表的示数随时间变化，故电梯的加速度是变化的，不可能是匀加速或匀减速，选项加速度是变化的，不可能是匀加速或匀减速，选项C、D错误。错误。答案答案AB3.(传感器的应用传感器的应用红外线热像仪红外线热像仪)当出当出现某疫情某疫情时，在机，在机场、车站等交通出入口，站等交通出入口，使用使用红外外线热像像仪，红外外线热像像仪通通过红外外线遥感，可遥感，可检测出出经过它它时的的发热病人，病人，从而可以有效控制疫情的从而可以有效控制疫情的传播。关于播。关于红外外线热像像仪，下列，下列说法正确的是法正确的是()A.
20、选择红外外线进行行检测，主要是因，主要是因为红外外线具有具有荧光效光效应B.红外外线热像像仪通通过发射射红外外线照射人体来照射人体来检测C.红外外线热像像仪同同时还具有具有杀菌作用菌作用D.一切物体都能一切物体都能发射射红外外线，而且物体在不同温度下，而且物体在不同温度下发射的射的红外外线的的频率和率和强度不度不同同解析解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故选项红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故选项D正确。正确。答案答案D4.(传传感感器器的的应应用用电电熨熨斗斗)(多多选)如如图8所所示示是是自自动调温温式式电熨熨斗斗，下下列列说法法正
21、正确确的的是是()图8A.常温常温时上、下触点是接触的上、下触点是接触的B.双金属片温度升高双金属片温度升高时，上金属片形，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲大，双金属片将向下弯曲C.原来温度控制在原来温度控制在80 断开断开电源，源，现要求要求60 断开断开电源，源，应使使调温旋温旋钮下移一些下移一些D.由熨由熨烫丝绸衣物状衣物状态转化化为熨熨烫棉麻衣物状棉麻衣物状态，应使使调温旋温旋钮下移一些下移一些解析解析常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，原来温度控制在曲，原来温度控制在80 切断电源，切断温度现要求在切断电源，切断温度现要求在60 断开电源，应将调温旋断开电源，应将调温旋钮上移。由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态温度要升高，则应使调温旋钮钮上移。由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，选项下移一些，选项A、B、D正确，正确，C错误。错误。答案答案ABD
