高中物理：4.4《信息时代离不开传感器》课件（人教版选修3－2）

欢迎进入物理课堂 4 4信息时代离不开传感器 2 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 1 各种传感器的应用原理及结构 随着人们生活水平的提高 传感器在工农业生产中的应用越来越广泛 如走廊里的声光控开关 温度报警器 孵小鸡用的恒温箱 路灯的自动控制 银行门口的自动门等 都用到了传感器 传感器的工作离不开电子电路 传感器只是把非电学量转换成电学量 对电学量的放大 处理均是通过电子元件组成的电路来完成的 传感器在现代科技及日常生活中发挥着重要的作用 资料 2003年的那个春天 一头恶魔冲进中华大地 一夜之间 国人无不谈SARS色变 但在全国人民的共同努力下 终于将这头恶魔降服 并彻底消灭 在抗击SARS的过程中 许多公共场合都使用了非接触式红外测温仪 在防治 非典 工作中对学校实施严格的防控管理 每天早上6点至7点对进校师生进行身体检查 确保师生人身安全和健康 图为校医为学生测量体温 问题提出 1 电饭锅烧饭饭熟后会自动断开 2 电饭锅烧水烧开时能不能自动断开 为什么呢 一 温度传感器的应用 电饭锅 1 电饭锅中温度传感器的主要元件是什么 2 感温铁氧体的组成物质是什么 3 感温铁氧体有何特点 4 什么是 居里点 电饭锅的构造 如图所示是电饭煲的电路图 S1是一个限温开关 手动闭合 当此开关的温度达到居里点 103 时会自动断开 S2是一个自动温控开关 当温度低于约70 时会自动闭合 温度高于80 时会自动断开 红灯是加热状态时的指示灯 黄灯是保温状态时的指示灯 限流电阻R1 R2 500 加热电阻丝R3 50 两灯电阻不计 1 根据电路图分析 叙述电饭煲煮饭的全过程 包括加热和保温过程 2 简要回答 如果不闭合开关S1 电饭煲能将饭煮熟吗 3 计算加热和保温两种状态下 电饭煲的消耗功率之比 例 光控门光控门原理 在工农业生产中经常用到自动控制装置 而设计自动控制装置很多情况下要用到传感器 如光电传感器 把光信号转化为电信号 然后对电信号进行放大 再将电信号输入到相应的装置 进而完成相应的自动控制 二 光传感器的应用 鼠标器 鼠标中的红外接收管就是光传感器 鼠标移动时 滚球带动x y方向两个码盘转动 红外接受管接收到一个个红外线脉冲 计算机分别统计x y两个方向上的脉冲信号 就能确定鼠标的位置 三 数码相机和摄像机 在闭路监控系统中 摄像机又称摄像头或CCD ChargeCoupledDevice 即电荷耦合器件 严格来说 摄像机是摄像头和镜头的总称 摄像头的主要传感部件是CCD 它具有灵敏度高 畸变小 寿命长 抗震动 抗磁场 体积小 无残影等特点 CCD是电耦合器件 ChargeCoupleDevice 的简称 它能够将光线变为电荷并可将电荷储存及转移 也可将储存的电荷取出使电压发生变化 因此是理想的摄像元件 是代替摄像管传感器的新型器件 四 酒精浓度测试仪 酒精浓度测试仪的工作原理是 水和酒精的密度是不同的 水的密度为1g cm3 酒精的密度为0 8g cm3 另外物体的密度还与温度有关 一般来说 温度越高 密度越小 水和酒精的溶液 会因水和酒精的比例不同而有不同的密度 比如说 水含量高 酒精含量低 其混合液密度就大 反之 水含量低 酒精含量高 密度就小 酒精浓度测试仪实际就是测量溶液的密度的仪器 只不过酒精浓度测试仪上面标的不是密度值 而是浓度值 溶液密度还受温度影响 所以 酒精浓度测试仪都配有一本 酒精浓度测试仪温度浓度换算表 智能传感器 intelligentsensor 是具有信息处理功能的传感器 智能传感器带有微处理机 具有采集 处理 交换信息的能力 是传感器集成化与微处理机相结合的产物 一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成 采集的信息需要由计算机进行处理 而使用智能传感器就可将信息分散处理 从而降低成本 与一般传感器相比 智能传感器具有以下三个优点 通过软件技术可实现高精度的信息采集 而且成本低 具有一定的编程自动化能力 功能多样化 五 智能传感器 智能传感器系统是一门现代综合技术 是当今世界正在迅速发展的高新技术 电子自动化产业的迅速发展与进步促使传感器技术 特别是集成智能传感器技术日趋活跃发展 近年来随着半导体技术的迅猛发展 国外一些著名的公司和高等院校正在大力开展有关集成智能传感器的研制 国内一些著名的高校和研究所以及公司也积极跟进 集成智能传感器技术取得了令人瞩目的发展 国产智能传感器逐渐在智能传感器领域迈开步伐 西安中星测控生产的PT600系列传感器 采用国际上一流传感器芯体 变送器专用集成电路和配件 运用军工产品的生产线和工艺 精度高 稳定性好 成本 低 采用高性能微控制器 MCU 同时具备数字和模拟两种输出方式 同时针对用户的特定需求 如组网式测量 自定义通讯协议 均可在原产品基础上进行二次开发 周期极短 为用户节省时间 提高效率 已广泛应用于航空 航天 石油 化工 矿山 机械 大坝 地质 水文等行业中测量各种气体和流体的压力 压差 流量和流体的高度和重量 遥测 telemetering 是利用传感技术 通信技术和数据处理技术的一门综合性技术 遥测主要用于集中检测分散的或难以接近的被测对象 如被测对象距离遥远 所处环境恶劣 或处于高速运动状态 遥测在国民经济 科学研究和军事技术等方面得到广泛应用 利用遥测可以实现集中监测 提高自动化水平 提高劳动生产率 改善劳动条件 提高调度 六 遥感与遥测 遥测技术的重要应用 包括用遥测方法获取航天器飞行参量 宇航员生理参量 以及科学探测和军事侦察所得到的信息 航天器的飞行参量包括火箭发动机的推力 点火时间和关机时间 航天器的位移 速度 加速度 振动 冲击 轨道 姿态 噪声 过载和烧蚀 舱内的温度和压力 以及星载设备的电压 电流 液位 流量等 获取航天器飞行时的工程参量 可以为改进航天器的性能积累资料 并能利用内部工程参量 如航天器的速度和加速度 遥感技术在我国资源 林业 农业 水利等部门已有广泛的应用 为国家社会经济发展作出了巨大贡献 同时也完成了大量的基础研究工作 建立了中国典型地物的波谱数据库和资源遥感调查技术规范 在大气遥感监测方面 我国重点开展了四个方面的工作 一是利用遥感技术监测大气污染与污染源 如辽宁省环保所应用红外扫描仪对抚顺露天煤矿进行了监测 分析了矿坑上空逆温层的形成与大气污染物扩散的关系 搞清了矿坑内产生污染的条件 为露天矿场的污染防治和环境污染预报提供了科学依据 二是通过遥感图像上植物的季相节律变化和遭受污染后的反应差异 以植物对污染的指示性反演大气污染 如确定大气污染的范围 程度和扩散变化 三是以地面采样的分析结果作参照量 与遥感图像相结合进行相关分析 四是利用飞机携带大气监测仪器 在污染地区上空分层采样 然后进行数据处理分析 1 随着生活质量的提高 自动干手机已进入家庭 洗手后 将湿手靠近自动干手机 机内的传感器便驱动电热器加热 有热空气从机内喷出 将湿手烘干 手靠近干手机能使传感器工作 是因为 A 改变了湿度B 改变了温度C 改变了磁场D 改变了电容 D 2 唱卡拉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 线圈处于永磁体的磁场中 当声波使膜片前后振动时 就将声音信号转变为电信号 下列说法正确的是 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 B 3 演示位移传感器的工作原理如图所示 物体M在导轨上平移时 带动滑动变阻器的金属滑杆p 通过电压表显示的数据 来反映物体位移的大小x 假设电压表是理想的 则下列说法正确的是 A 物体M运动时 电源内的电流会发生变化B 物体M运动时 电压表的示数会发生变化C 物体M不动时 电路中没有电流D 物体M不动时 电压表没有示数 B 4 用遥控器调换电视机频道的过程 实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程 下列属于这类传感器的是 A 红外报警装置B 走廊照明灯的声控开关C 自动洗衣机中的压力传感装置D 电饭煲中控制加热和保温的温控器 A 2 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 1 各种传感器的应用原理及结构 只有在斗争中无所畏惧 才能在追求真理的过程中把自己雕塑成器 张志新 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全