傳感器的綜合應(yīng)用

1、傳感器的綜合應(yīng)用第1頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日 傳感器是把非電學物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測量、傳輸、處理的電學量（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動控制作用。一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個部分組成，如： 一、傳感器的含義非電物理量轉(zhuǎn)換器件敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學量第2頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日1. 熱電傳感器 熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的原理制成的,如各種家用電器(空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機、電飯煲等)的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。 例題：如圖是

2、一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2 為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器 R2 所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U 的變化情況是（ ）A.I 變大，U 變大 B.I 變小，U 變小 C.I 變小，U 變大 D.I 變大，U 變小 R1R2R3AabEr 解：出現(xiàn)火情時溫度升高，R2 減小， R總減小， I總增大，Uab減小， U并減小， IA減小，B第3頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日2.光電傳感器 光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。根據(jù)光敏電阻的阻值隨光照強度的變化而變化的原理制成的。如自

3、動沖水機、路燈的控制、光電計數(shù)器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。 例題：如圖示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計數(shù)器的基本工作原理是 ( )A. 當有光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得較高電壓B. 當有光照射R1時,信號處理系統(tǒng)獲得較低電壓C. 信號處理系統(tǒng)每獲得一次較低電壓就記數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次較高電壓就記數(shù)一次R1R2信號處理系統(tǒng)B D第4頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日3.聲電傳感器 例題：（2003上海理綜11 ）唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一

4、個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是 ( )A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B 該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C 膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D 膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B第5頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日4.力電傳感器 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。 第6頁，共18頁，

5、2022年，5月20日，16點43分，星期日（1）測物體的質(zhì)量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE學海導航第3節(jié) 變式練習3第7頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日（2）測物體加速度 例題：加速度計是測定物體加速度的儀器，它已成為導彈、飛機、潛艇及宇宙飛船制導系統(tǒng)的信息源。如圖為應(yīng)變式加速度計示意圖，當系統(tǒng)加速時，加速度計中的敏感元件也處于加速狀態(tài)，敏感元件由彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，敏感元件下端的滑動臂可在滑動變阻器R上自由滑動，當系統(tǒng)加速運動時，敏感元件發(fā)生位移，并轉(zhuǎn)化為電信號輸出，已知：敏感元件的質(zhì)量為m，兩彈簧的勁度系數(shù)為k，

6、電源的電動勢為E，內(nèi)電阻不計，滑動變阻器的總電阻為R，有效長度為L，靜態(tài)時兩彈簧均處于原長，滑動觸頭位于變阻器正中，此時輸出電壓U=E/2。敏感元件輸出信號ER滑動觸頭左右移動過程中，電路中電流如何變化？若車的加速度大小為a，則兩彈簧的形變量是多少？求加速度a與輸出電壓U的關(guān)系式 （以向右為正）學海導航第3節(jié) 變式練習4第8頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日5.電容式傳感器 電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，則通過測定電容器的電容就可以

7、確定上述物理量的變化，起這種作用的電容器稱為電容式傳感器。圖甲是測量 的電容式傳感器，原理是 。 定片甲角度由于CS，動片與定片間的角度發(fā)生變化時，引起S的變化，通過測出C的變化，測量動片與定片間的夾角圖乙是測量 的電容式傳感器，原理是 。金屬芯線電介質(zhì)導電液體乙h液面高度h由于CS，h發(fā)生變化，金屬芯線和導電液體組成的電容發(fā)生變化，通過測定C的變化，可以測量液面高度h 的變化。第9頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日圖丙是測量 的電容式傳感器，原理是 , 。 固定電極可動電極F丙壓力F由于C1/d，壓力F 作用在可動電極上，引起極板間距d 的變化，通過測出C的變化，測量

8、壓力F的變化。圖丁是測量 的電容式傳感器，原理是 , 。 極板電介質(zhì)丁x位移x由于C 隨著電介質(zhì)進入極板間的長度發(fā)生變化，通過測出C的變化，測量位移x的變化。第10頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日例題：隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入家庭，洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干。手靠近干手機能使傳感器工作，是因為 （ ） A. 改變了濕度 B. 改變了溫度C. 改變了磁場 D. 改變了電容 D第11頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日6. 電感傳感器 電感式傳感器是利用線圈的自感或互感的變化

9、來實現(xiàn)測量或控制的一種裝置，一般要利用磁場作為媒介或利用磁體的某些現(xiàn)象。 實例：磁性物質(zhì)探測報警器 錄音機NS第12頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日 例：為了測量列車運行的速度和加速度的大小，可采用如圖所示的裝置，它是由一塊安裝在列車頭底部的強磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量儀組成的(測量儀未畫出)。當列車經(jīng)過線圈上方時,線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，就能求出列車在各位置的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感強度為B=0.004T,且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)n=5，邊長L=0.2m,電阻0.4(包括引線電阻)，測試記

10、錄下來的電流位移如圖所示。試求：在離O(原點)30m,130m處列車的速度v1和v2的大小 假設(shè)列車是勻變速運動，求列車加速度的大小i /A100501500.150.100 .05-0 .05-0.10-0.15S/m0第13頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日i /A100501500.150.100 .05-0 .05-0.10-0.15S/m0SOB解：I=E/R=nBLv/Rv=IR/nBL= 0.4I50.0040.2= 100I在30m處，I1 =0.12A v1=12m/s在130m處，I2 =0.15A v2=15 m/s a =（ v22 - v12

11、）/ 2S = 0.405 m/s2第14頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日03年上海高考18、 （7分）圖1為某一熱敏電阻R(電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖。 為了通過測量得到圖1所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖2和圖3兩個電路中應(yīng)選擇的是圖 ；簡要說明理由： 。（電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑線變阻器的阻值為0-100）在圖4電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1=250。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_V；電阻R2的阻值為 。舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_。VA圖2VA圖3I/mAU/V1

12、 2 3 4 5 6 7500圖110203040AR1R2熱敏電阻圖4R9V2電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大 解: I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由圖1得 UR=5.2V 5.2 R2 =(9-5.2) / 0.034=111.8 111.6112.0 熱敏溫度計 第15頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日 3. 將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動。當箱以a=2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示

13、的壓力為10.0N。(取g=10 m/s2)(1)若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半， 試判斷箱的運動情況。(2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？m第16頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日原來（1）（2）解：m向上做勻減速運動 ，a向下a=2m/s2F=10NF1 =6Nmgamg+F1-F=mam=0.5kg上頂板示數(shù)是下底板示數(shù)的1/2彈簧長度不變F=10N F2=5NFmgF2a2mg+F2-F=ma2a2=0靜止或勻速運動上頂板示數(shù)為零，則彈簧變短，F(xiàn)10N F3=0Fmga3F mg = ma3a3 10m/s2向上加速或向下減速，加速度a 10m/s2。第17頁，共18頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日 4 .（風力測定儀）如圖所示為一種測定風作用力的儀器原理圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細長裸金屬絲下面，O是懸掛點，R0是保護電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細金屬絲始終保持良好接觸，無風時細金屬絲與電阻絲在C點接觸，此時電路中的電流為I