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* 第5章 传感器及其应用 2.传感器的应用 （一） 传感器的特征：传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。 一、知识回顾 光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？ 二、问题与讨论 光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。 1、传感器应用的一般模式 三、传感器的应用 传感器应用的一般模式示意图 2．力传感器的应用——电子秤 阅读与思考（人教版） （1）电子秤使用的测 力装置是什么？它是由 什么元件组成的？ 测力装置是力的传感器，常用的一种力传感器是由金属梁和应变片组成，应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成 （2）简述力传感器的 工作原理。 弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面电阻变小。F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，，下面应变片两端电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大，输出的电压差值也就越大。 （3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量。 3．声传感器的应用——话筒 问题与思考 （1）话筒的作用是什么？ 话筒的作用是把声音信号转化为电信号。 （2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。 图1 动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。 （3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？ 电容式话筒的工作原理：利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．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电压． 优点：保真度好。 （4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？ 驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜．优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。 注：驻极体话筒利用了电介质的极化现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现正电荷与负电荷的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为驻极体． 现象：不同的声波信号，荧光屏上显示的波形不同。说明话筒产生的电信号是由接收到的声波控制的。 4．温度传感器的应用——电熨斗 温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的．电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。 电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。 电熨斗结构图 思考与讨论： （1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用． （2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？ 熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的． （四）实例探究 ☆力传感器的应用 【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a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b在的示数均为 10 N（取g=10 m／s2）． （1）若传感器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）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零． 分析：传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第