第七章 物理常用传感器的工作原理及注意事项-高中物理实验仪器配备与使用

第七章 ! 物理常用传感器的工作原理及注意事项 ! 七 !!!!!!!!! 物理常用传感器的 工作原理及注意事项 ! 第一节 ! 力传感器 ! !! 一! 力传感器的外形与原理 图 -/' 力传感器的外形如图 -/' 所示(其敏感元件 为应变计( 应变计主要由电阻应变片+弹性体和检测电路 构成(弹性体&弹性元件$敏感梁'在外力作用下产 生弹性变形$使粘贴在其表面的电阻应变片&转换 元件'也随同产生变形$电阻应变片变形后$它的阻 值将发生变化&增大或减小'$再经相应的测量电路 把这一电阻变化转换为电信号&电压或电流'$从而 完成了将外力变换为电信号的过程( !! 二! 教学规格配置与要求"教育部 #+!+ 年文件要求# 在国家教育部发布的教育行业标准)高中理科教学仪器配备标准*中对此设备 未做具体要求$但由于近年来学校为提高物理实验的直观性和实验数据的准确性$ 配备了探究实验室$在实验探究过程中需要大量的各类传感器$而力传感器是常用 的传感器$学校为保证探究实验的顺利开展$需要配备此设备( 根据福建省教育厅关于印发)福建省达标高中评估办法&修订'*的通知&闽教 基0 %&'- 1 ( 号'的相关精神$在探究实验中$学生分组实验需要配备 , 套以上探究 设备$故建议学校各配备相应规格的探究设备 '& 套左右&以下各设备配备数量 相同'( ! !%! !! 三! 力传感器的使用及注意事项 '$ 拉力传感器时显示正值$压力传感器时显示负值(使用前$需要调零$既可 以硬件调零$也可以软件调零(使用时不能超过力传感器的测量范围(使用后$要 解除力传感器的受力状态( %$ 力传感器上有两个螺纹孔$可以将力传感器固定在圆柱形支架上$当然也 可以通过两个螺纹孔将力传感器固定在 O 支架上( 典型实验#胡克定律+牛顿第三定律+动量定理+热胀冷缩+简谐运动+超重与失 重+阿基米德定律( ! 第二节 ! 温度传感器 ! !! 一! 温度传感器的外形与原理 温度传感器采用不锈钢套管内置快速电子温度传感器$其具有检测速度快+抗 化学腐蚀+耐高温+使用方便+外形美观等特点$适合用于中学化学+生物+物理实验中 的温度测量(温度传感器的外形如图 -/% 所示(其敏感元件为铂电阻& #N'&&& '( !!! 图 -/% 铂电阻是测温电阻的一种$其阻值随温度的升高而变大$一般有 #N'&& 和 #N'&&& 两种$两者的区别是# &J 时 #N'&& 标准电阻值是 '&& , $ #N'&&& 标准电 阻值是 '&&& , (温度传感器可以用于测量物体表面的温度+气体&无腐蚀性'的温 度$也可以测量液体&无腐蚀性'的温度( !! 二! 教学规格配置与要求"教育部 #+!+ 年文件要求# 在国家教育部发布的教育行业标准)高中理科教学仪器配备标准*中对此设备 未做具体要求$但由于近年来学校为提高物理实验的直观性和实验数据的准确性$ 配备了探究实验室$在实验探究过程中需要大量的各类传感器$而温度传感器是常 用的传感器$学校为保证探究实验的顺利开展$需要配备此设备( !%" 第七章 ! 物理常用传感器的工作原理及注意事项 ! !! 三! 温度传感器的使用及注意事项 使用时要将探头接到温度传感器上$不需要调零$敏感元件在探头的最顶端$ 所以在测量温度时$探头的最顶端要接触待测物体(当测量强酸或有腐蚀性的溶 液时$使用后要及时用水冲洗$并擦干(使用时不能超出温度传感器的测量范围( 典型实验#水的自然冷却+液体的蒸发致冷+功能转化+液体沸点与压强的关 系+温差电流现象+不同物质热传导性能的比较+凸透镜的会聚效应( ! 第三节 ! 压强传感器 ! 图 -/1 !! 一! 压强传感器的外形与原理 压强传感器的外形如图 -/1 所示( 压强传感器用来测量气体的绝对压强$传感器 通过前端的软管与外界待测气体连接$软管与传感 器内部一个密封真空参考腔之间形成压强差$将该 压强差转化为电压信号$其输出的电压与绝对压强 &数值上等于与真空间的压强差'呈正比(压强传 感器软管外径为 055 $内径为 155 $另外$与传感器一起配备的还有一个注射器$ 可以用于探究气体定律(压强传感器的核心敏感元件是硅基压阻式芯片$它能直 接将气体压强信号转换成电信号输出$其原理就是压阻效应$当固体材料在应力作 用下发生形变时$其电阻率就要发生变化(硅基压阻式芯片是在硅基膜片上使用 扩散工艺$制作出电阻电桥$膜片的一面与待测气体相通$另一面与一个稳定的密 封真空参考腔相连$因为待测气体在膜片上产生压力$使膜片上的电阻改变$通过 电路放大处理$就能精确测量气体压强的变化( !! 二! 教学规格配置与要求"教育部 #+!+ 年文件要求# 在国家教育部发布的教育行业标准)高中理科教学仪器配备标准*中对此设备 未做