(讲义)第5章 第2节 传感器的应用 第3节 用传感器制作自动控制装置-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(粤教版2019)

第二节　传感器的应用 第三节　用传感器制作自动控制装置 1．列举传感器在日常生活中的应用；了解传感器在工、农业生产中的应用，知道航天航空中的传感器。 2．理解常用传感器的工作原理和过程。 3．通过利用传感器制作自动控制装置的过程，培养动手能力和解决问题的能力。 知识点一　生活中的传感器 1．温度传感器的应用 电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度相关的家用电器。 2．红外线控制器的应用 自动门、家电遥控器、生命探测仪、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。 3．光敏传感器的应用：照相机等。 4．压力传感器的应用：电子秤等。 知识点二　传感器在工、农业生产和航天航空中的应用 1．农业生产中的传感器 无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器。 2．工业生产中的传感器 安全生产中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监控大桥和水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)对位移测量，从而实现精密加工。 3．航天航空中的传感器 飞机保持一定飞行高度，当飞机高度变化时，大气数据计算机自动发出与给定高度的差值信号，并通过自动驾驶仪操纵升降舵，使飞机恢复给定高度；在运载火箭、载人飞船中，应用了传感器供遥测和遥控系统使用；对航天员的各种生理指标的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等。 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)洗衣机的自动控制装置利用了压力传感器。 (√) (2)自动门利用了红外线传感器。 (√) (3)指纹识别器是利用压力传感器。 (×) (4)无人管理的自动灌溉系统，用到了温度传感器。 (×) (5)位移测量装置用到了位移传感器。 (√) 2．(2022·山东聊城高二期末)关于传感器的应用，下列说法中正确的是(　　) A．电熨斗是通过感温铁氧体的作用控制电路的通断的 B．电子秤能通过应变片把力这个力学量转换为电学量进行测量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 D．热敏电阻是把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量的 B　[电熨斗是通过双金属片温度传感器来实现温度的自主控制，故A错误；电子秤是通过应变片这个压力传感器把力学量转换为电学量进行测量的，故B正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故C错误；热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量的，故D错误。] 3．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　) A．是力传感器　 B．是光传感器 C．是温度传感器　 D．是声音传感器 B　[遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B正确，A、C、D错误。] (1)日光灯的启动器(结构如图所示)也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？ 提示：日光灯启动器内有一双金属片，热膨胀系数不同。开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使U形动触片受热膨胀向外延伸，碰到静触片触点，电路接通；温度降低时，U形动触片向里收缩，离开触点，电路断开。 (2)如图所示，水箱水位自动报警器是如何工作的？ 提示：正常生产时，水位较高。继电器中的线圈有电流通过，衔铁1被向下吸引，与触头2接触，B灯亮。水位下降到一定高度后，继电器中线圈没有电流通过了，则衔铁1与触头3接触，A灯亮。 　传感器的应用实例 1．力传感器的应用——电子秤 (1)构成：电子秤的测力装置是力传感器，常用的一种力传感器由一个金属梁和两个应变片组成。如图所示。 (2)电子秤工作原理： (3)应用：力传感器常用于测量汽车载重，以及商店超市的电子秤。 2．温度传感器的应用 (1)电熨斗。 ①温度传感器：由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把温度信号转换为电信号进行自动控制。 ②电熨斗的自动控温原理：其内部装有双金属片温度传感器，如图所示： 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)电饭锅。 ①结构：如图所示，它的主要元件感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的。它的特点是：常温下具有磁性，能被磁体吸引，但是温度上升到约103 ℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。 ②工作原理：电饭锅工作时，按下开关按钮