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1、第二节传感器的应用一学习目标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 会用各类传感器力传感器、声传感器、温度传感器等设计简单的控制电路课本导读一 应变式力传感器的应用电子秤1 应变式力传感器的构造：它是由和组成，应变片是一种敏感元件，多用制成图6212 应变式力传感器的工作原理如图621所示：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下外表各贴一个，在梁的自由端施力F，那么梁发生弯曲，上外表，下外表，上外表应变片的电阻变，下外表的电阻变F越大，弯曲形变越，应变片的阻值变化就越如果让应变片中
2、通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变，下面应变片两端的电压变因此可得，外力越大，输出的电压差值也就越3 应变力传感器的作用：它能够把转换成二、声传感器的应用话筒1话筒的作用：话筒是一种常见的声传感器，它能把转换为图6222动圈式话筒的构造如图622所示及工作原理：它主要由、和组成其工作原理可简述为：3电容式话筒的构造如图623所示及工作原理：它主要是由、和组成的一个电容器图6234驻极体话筒的工作原理及特点：它的工作原理与电容式话筒，但工作电压不同，它只需的电压，而电容式话筒需的电压它的特点有、三、温度传感器的应用电熨斗1电熨斗的构造如图624所示：它主要由、弹性铜片、电热丝、金属底
3、板等几局部组成图6242电熨斗的工作原理：常温下上下触点是，设定温度时，通过调节使弹性铜片下降，与弹性铜片相连接的上触点与接通，这样电路接通，电热丝发热产生热量，温度升高，可以熨烫衣物这时双金属片也由于受热而膨胀，但因双金属片上层金属的膨胀系数下层金属，使双金属片向弯曲，上下触点脱离，电路断开由于电路断开，电热丝不再发热，温度降低，双金属片恢复初态，电路又接通加热不难看出，双金属片温度传感器的作用就是典型例题【例1】动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲是话筒原理图，图乙是录音机的录音、放音原理图，由图625可知A 话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感生电流B 录音机放音时变化的磁场
4、在静止的线圈产生感生电流C 录音机放音线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场D 录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场图625【解析】话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流A正确录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，D正确磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B正确【答案】ABD【例2】一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图626中实线所示由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内被动，
5、易损坏衣物有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快，能自动控制温度的特点PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线所示根据图线分析：（1） 为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快（2） 通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在TtT范围之内填下标数字【答案】1冷态时PTC电阻很少，电功率很大，所以升温快267自我测评1 以下说法正确的选项是A 应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力B 电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件C 应变片能把力学量物体形变转换为电学量电压D 所有电子秤都应用了应变式力传感器2 关于
6、话筒，以下说法正确的选项是A 无论动圈式话筒、电容式话筒、还是驻极体话筒，作用相同都将声波力学量转换成了电压或电流电学量B 电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化C 动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化D 因为驻极体话筒价格廉价、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒3 以下说法正确的A 电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B 常温下，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享C 需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D 电熨斗中的双金属片是一种半导体材料4 为解
7、决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为，它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号5 传感器是一种采集信息的重要器件，图627是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的A 假设F向上压膜片电极，电路中有从a和b的电流B 假设F向上压膜片电极，电路中有从b和a的电流C 假设F向上压膜片电极，电路中不会出现电流D 假设电流表有示数，那么说明压力F发生变化图6276.1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故
8、中应用了非电量变化冷却剂外泄使管中液面变化转换为电信号的自动化测量技术如图628所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况，那么以下表达中正确的选项是A电容增大反映h增大B电容增大反映h减少C将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h减小图628D将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h增大72022年高考上海综合卡拉OK用的话筒，内有传感器其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于
9、永磁体的磁场中，当声波使膜片振动时，就将声音信号转换为电信号以下说法正确的选项是A该传感器是根据电流的磁效应工作的B该传感器是根据电磁感应原理工作的C膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势8如图629所示，是一种测定角度变化的传感器，当彼此绝缘的金属构成的动片和定片之间的角度0发生变化时，试分析传感器是如何将这种变化转化为电学量的图6299利用热敏电阻，电磁继电器，电铃，学生电源，必要的导线，开关等，设计一个火灾报警装置要求有平安和报警两种指示拓展提高 思维升华通过分析传感器的三个典型应用实例电子秤、话筒和电熨斗的工作原理，着重分析它们如何实现非电学量向
10、电学量的转换，尝试着进行简单控制电路的设计，以到达学以致用的目的 综合实践与创新12022年上海某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力比例系数为k，如下列图，测量时先调节输入的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U现有以下器材：力电转换器、质量m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线假设干、待测物体可置于力电转换器的受压面上请在如下列图的方框内完成对该物体质量的测量（1） 设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路
11、图（2） 简要说明测量步骤，示出比例系数k，并测出待测物体的质量m0请设想实验中可能会出现的一个问题课时2传感器的应用【课本导读】一、1金属梁，应变片，半导体材料2应变片，拉伸，压缩，大，小，大，大，大，小，大3物体形变这个力学量，电压这个电学量二、1声信号，电信号2永久磁体；膜片；线圈；当声波使膜片振动时，在弹性膜片后面粘接的一个轻小的金属线圈随之振动，线圈处于永磁体的磁场中产生与声音变化规律相同的感应电流，这样就将声音信号转化为电信号。3绝缘支架；薄金属膜；固定电极；保真度；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感应电流，这样就将
12、声音信号转化为电信号。4类似，36V，250V，体积小，重量轻，价格廉价，灵敏度高。三、1调温旋钮，升降螺丝，绝缘支架，触点，双金属片2别离的，调温旋钮，下触点，大于，下，控制电路的通断。【达标测试】1AC2AB3BC4声，声，电5BD6AC7B8夹角的变化，引起电容器的变化，假设电容器始终与电源相接，即电压一定时，电容器在角度变化时，就会充或放电，产生电流，这样就将这种变化转化为电学量。9如下列图【扩展提高】11设计的电路图如下列图。2测量的步骤与结果：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。将砝码放在转换器上，记下输出电压UO将待测物放在转换器上，记下输出电压U由UOkmog,得k=UO/mog 测得U=kmg,所以m=moU/UO(3)因电源电压不够而输出电压调不到零。待测物体质量超出转换器量程