傳感器應用課件

傳感器的應用一般情況下傳感器產生的電壓（流）等電學物理量的信號值都相當微弱的，難以帶動執(zhí)行機構去實現控制動作，所以一般都是將傳感器和各種門電路、放大電路等結合在一起使用的。傳感器應用的一般模式一、力傳感器的應用——1電子秤閱讀教材，思考并回答問題：（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。（3）應變片能夠把什么力學量轉化為什么電學量？應變片能夠把物體形變這個力學量轉化為電壓這個電學量（輸出應變片上下表面的電壓差值）形變（力學量）電壓（電學量）轉換金屬梁1.關于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的是 （ ）A.應變片多用半導體材料制成B.當應變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小C.傳感器輸出的是應變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大ABD

2：（2003上?？碱}）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數據，來反映物體位移的大小x。假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A.物體M運動時，電源內的電流會發(fā)生變化B.物體M運動時，電壓表的示數會發(fā)生變化C.物體M不動時，電路中沒有電流D.物體M不動時，電壓表沒有示數B1、動圈式話筒：膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產生周期性變化的感應電流。二、聲傳感器的應用——話筒2、電容式話筒：金屬膜片M

和固定電極

N

形成一個電容器,M

在聲波作用下振動,電容器的電容作周期性變化，電阻R

兩端的電壓也做相應的周期性變化。絕緣支架例題：（2003上海試題）唱卡拉OK用的話筒，內有傳感器。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，就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘枴Ｏ铝姓f法正確的是()A該傳感器是根據電流的磁效應工作的B

該傳感器是根據電磁感應原理工作的C膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢B金屬板金屬膜振動膜外電路圖5例題：如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉化為電信號，其中導致電容變化的原因可能是容器兩板間的（）（A）距離變化（B）正對面積變化（C）介質變化（D）電壓變化A3、駐極體話筒：它由內部的駐極體塑料膜感受聲波，其工作原理與電容式話筒類似，但是工作的電壓只須3～6V，＋＋＋－－－特點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，常用在盒式錄音機、聲控玩具等便宜的家電上常溫下兩觸點分離。溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。三、溫度傳感器的應用——1.電熨斗雙金屬片溫度傳感器：電燙斗的構造思考與討論：●常溫下兩觸點是接觸還是分離？●如何用調溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？練習、

如圖所示是一種熱敏電阻（PTC元件）的電阻R隨溫度t變化的關系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能．常見的電熱滅蚊器中就使用這種元件來加溫并控制溫度．如果將該元件接到220V恒定電壓下，則A．通電后，其電功率先增大后減小B．通電后，其電功率先減小后增大C．當其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1不變D．當其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1

到t2之間的某一值不變t/℃Rt2t1ADM2.冰箱溫度控制器(問題與練習1)4、彈簧片1、測溫泡2、細管3、彈性金屬盒5、動觸點6、靜觸點7、拉桿8、凸輪9、連桿思考與討論：1、為什么溫度較高時壓縮機自動工作，達到設定低溫后就自動停止工作？2、凸輪為什么可以改變設定的溫度？氯甲烷及它的蒸氣3、恒溫箱溫控器(問題與練習3)思考與討論：1、應該把恒溫箱中的加熱器接在A、B還是C、D之間呢？2、要使箱內溫度保持100℃，可變電阻R′值應調節(jié)多大？感溫鐵氧體的“居里點”：感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到103℃時便失去了鐵磁性，這個溫度稱為這種材料的“居里溫度”或“居里點”。4.電飯鍋電飯鍋的構造思考與討論：●開始做飯時為什么要壓下開關按鈕？●若用電飯鍋燒水，水在沸騰以后是否會自動斷電？5、測溫氧儀用溫度魄傳感器淋可以把請溫度轉潛換為電獎信號。陜測溫元掙件可以思是熱敏種電阻、常金屬熱典電阻、遠熱電偶暴、紅外雀線敏感微元件等淚。電信號消可以遠孝距離輸菠送，因群而溫度室傳感器幸可以遠稈距離讀南取溫度老。熱電握偶：蝕將兩吧種不賣同材秩料的頭導體聯或半憐導體A和B焊接起鐵來，構買成一個纖閉合回兇路，當至導體A和B的兩個丟焊接點1和2之間裕存在宴溫差逗時，筐兩者葬之間繭便產應生電潮動勢,因而在烤回路中饞形成一運定大小嚇的電流,這種現糊象稱為沿熱電效痰應。熱碎電偶就這是利用兩這一效好應來工陪作的。將微斯機輔槽助實闖驗系堆統所亭配的邪溫度放傳感乒器與顛計算勇機連誘接，幣可以寄實現墨數據鼻采集縫、處果理、叨畫圖歌的智痰能化岔功能碰。四、光沒傳感器摩的應用——1骨.鼠標獅器鼠標中炸的紅外袍接收管紫就是光嗚傳感器酬。鼠標燦移動時只，滾球文帶動x、y方向白兩個微碼盤龜轉動蜘，紅巴外管段接收寨到一暈個個皇紅外繞線脈雨沖。蛛計算東機分眾別統閑計x、y兩個薦方向呀上的掠脈沖工信號哥，就昂能確軍定鼠怕標的冒位置額。2.火災現報警漂器光電捐三極獲管是扣煙霧浙火警豆報警憤器中泉的光度傳感議器。雨平時詳，發(fā)暮光二惑極管粥發(fā)出設的光偷被不奪透明矩擋板巷擋住搶。當因有煙量霧時秘，煙暴霧對漆光有齊散射劇作用日，光膝電三肉極管粒接收欣到散束射光勾，電錦阻變寺小，隨使報咐警電膠路工族作。小藏結1、溫度傳感器的應垃用（1）電飯吃鍋（2）測溫亞儀2、光傳感器的應用（1）鼠標鍬器（2）火災報藍警器溫度傳誕感器的順應用【例1】如圖甲綠為在溫越度為10℃左右的默環(huán)境中窯工作的艦某自動遲恒溫箱甘原理簡污圖，箱拍內的電菊阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt為熱敏毒電阻，陰它的電否阻隨溫嗓度變化枯的圖線蘋如圖乙愿所示．引當a、b端電罰壓Uab<0時，艷電壓井鑒別咬器會曉令開波關S接通，類恒溫箱路內的電于熱絲發(fā)遍熱，使輛箱內溫祝度提高仍；當Uab>0時，拋電壓毛鑒別當器使S斷開廊，停拜止加學熱，捧恒溫貌箱內伏的溫煩度恒風定在___偽___看___殃℃．35解：走設電周路兩扇端電瞇壓為灰為U，當Uab=0時，有解得Rt=20kΩ由圖阿乙可堪知，粥當Rt=20kΩ時，t=35℃．03年上壟海高圍考18、圖1為某筍一熱劍敏電滑阻R(電阻擠值隨豎溫度嘩的改腥變而食改變支，且女對溫勒度很吼敏感)的I-U關系包曲線喘圖。⑴為笑了通貨過測棵量得刃到圖1所示I-U關系燙的完鋼整曲吊線，是在圖2和圖3兩個電遇路中應電選擇的蘿是圖；簡扣要說例明理斥由：。（電仆源電動陽勢為9V，內阻不仔計，滑蘭線變阻組器的阻班值為0-1且00Ω）⑵在圖4電路中濫，電源鉛電壓恒域為9V，理楚想電彩流表病讀數這為70m迫A，定值冊電阻R1=25現0Ω。由熱敏即電阻的I-U關系曲京線可知礦，熱敏專電阻兩尤端的電功壓為___更___拐__V；電阻R2的阻值喬為Ω。⑶舉出究一個屬可以沉應用庭熱敏眉電阻著的例菊子：___稈___顯___屯___懸_。2電壓可鄙從0V調到所良需電壓拔，調節(jié)銅范圍較礦大解:⑵躬I1=9范/2練50級=0級.0喇36漿A=奪36刊mA濤I2=34筍mA由圖1得UR=5.算2V5.侮2R2=(9脹-5.悶2)熄/0蟻.03半4=1痕11.漂8Ω11學1.昏6—視11外2.莖0熱敏興溫度攻計VA圖2VA圖3I/mAU/V1234567500圖110203040AR1R2熱敏電阻圖4R9V光傳感鏟器的應攏用【例2】如圖所族示為一等實驗小固車中利虎用光電辛脈沖測殼量車速濟和行程堂的裝置稿示意圖甩。A為光廣源，B為光電預接收器顫，A、B均固礦定在罪車身巷上，C為小返車的框車輪煌，D為與C同軸輔相連屈的齒縱輪。補車輪荒轉動瞞時，A發(fā)出的跪光束通系過旋轉扇齒輪上偽齒的間侄隙后變濁成脈沖姑光信號熔，被B接收予并轉旬換成努電信恰號，王由電搬子電員路記慘錄和朵顯示駐。若叉實驗棕顯示雅單位傻時間促內脈岔沖數扎為n，累煮計脈鐘沖數暢為N，則達要測晌出小攝車的立速度刊和行品程還錢必須宋測量栽的物吐理量濱和數何據是，小錘車速丑度的辜表達灣式為v=；行程鑼的表達稠式為=。車輪類的半近徑R和齒輪P光束原溫來是連肅續(xù)的，幅是轉動提的齒輪爭使光束筑變?yōu)槊}匠沖，因冤此脈沖勉情況必臣定與齒舍輪（或愛車輪）堵的轉動狐有關，漁也就與急速度和就行程有盆關。根據汪速度氏的意丘義和豈車正類常行萍駛的右情況碰，應摔有v=2膠πR擴f，其出中R為車輪共的半徑躺，f為單疫位時炊間內擇車輪追轉過珠的圈犯數；掩若車孕輪的鏡齒數斯為P，則奧轉一雁圈應轉有P個脈沖坑被B接收夢到，恭因此崖有劍代入年上式膜，有同樣水，根熔據行檢程的搞意義壁，應壁有，原其中f為整個翼行程中推車輪轉煮過的圈靠數；而美，所山以可見宿，還枕必須性測量脅的物艇理量畝和數鞭據是即車輪傍的半煩徑R和齒輪賽齒數P，速度鏈和行程冠的表達馬式如上潛面兩式進所示。3.如圖渡所示辨為光野敏電礦阻自毀動計不數器汁的示個意圖哈，其艦中A是發(fā)叨光儀套器，B是傳倚送帶研上物汗品，R1為光幼敏電絲式阻，R2為定靜值電閃阻，心此光猜電計個數器連的基騾本工悉作原掩理是真（驗）（A）當兄有光類照射R1時，信線號處理歷系統獲哄得高電神壓（B）當有威光照射R1時，信仿號處理秒系統獲摘得低電春壓（C）信策號處匙理系借統每敘獲得戴一次卵低電做壓就貼記數偵一次（D）信碰號處金理系狐統每孟獲得總一次父高電疾壓就解記數尖一次BDR2AR1信號處理系統圖3B力電轉換器＋＋－－輸出輸入受壓面4：某學攜生為眠了測上量一學個物宮體的袋質量經，找痛到一作個力扒電轉論換器舉，該呼轉換鴿器的細輸出稀電壓申正比粗于受咱壓面鵝受到護的壓特力（養(yǎng)比例值系數甲為k）如圖傭所示，造測量時趁先調節(jié)泊輸入端乖的電壓夾，使轉壟換器空仰載時的萄輸出電博壓為0；而杜后在膝其受效壓面惜上放分上物鍬體，財即可析測得乘與物鵝體的盟質量吵成正門比的霸輸出歸電壓U?，F有下搜列器材愉：力電傷轉換器機、質量舍為m0的砝搭碼、鑰電壓滲表、邀滑動址變阻省器、呀干電閘池一廣個、丘電鍵混及導脾線若可干、捧待測石物體執(zhí)（可史置于型力電卷轉換槳器的博受壓于面上射）。狼請完躬成對晶該物鳴體的德測量m。（1）設鐵計一代個電億路，長要求扇力轉既換器悟的輸粥入電利壓可淘調，碼并且凝使電內壓的斥調節(jié)跑范圍膀盡可炭能大時，在腳方框寫中畫凳出完意整的腿測量仍電路剪圖。（2）簡要牽說明測裳量步驟劇，求出祝比例系懂數k，并測局出待測態(tài)物體的倒質量m。（3）請設向想實驗壺中可能方會出現毅的一個戒問題。力電轉換器＋＋－－輸出輸入受壓器SVR解析：輪（1）設繡計的封電路亮圖如考圖所歌示，集輸入斑電壓伴采用麗分壓虧接法退目的饅是讓勁電壓掙可調栗范圍死盡可丈能大涉。（2）測捆量步兔驟：①調節(jié)修滑動脈變阻貢器，擾使轉承換器留的輸循出電僚壓為濾零。②將質貍量為m0的砝碼斯放在轉君換器上鎖，記下脅輸出電認壓U0。③將待測砌物體放忠在轉換養(yǎng)器上，間記下輸訪出電壓U1，由U0=k鳳m0g得k=朝U0/m0g，測脹得U1=km柳g，所以m=m0U1/U0。（3）可能賀出現的菠問題①因電勤源電元壓不偵夠而巖輸出致電壓調不饅到零賴。②待測物羊體質量范超出轉帶換器量彩程。2.加速度玻計炭問題與友練習21、兩個來電池的功電動勢一樣甘大2、滑片煎在中間青位置電壓表的藍讀數為頂零3、P點電勢短高與Q點時，僵指針餡向右帽偏轉練習蔥：慣性制華導系統騎已廣泛染應用于謹導彈工曠程中，兄這個系屆統的重歡要元件紙是加速蓮度計。無加速度膛計的構兇造和原催理的示雙意圖如龜圖示，旱沿導彈袋長度方慰向安裝帆的固定遮光滑桿赤上套一害個質量姿為m的滑塊膚，滑塊爭的兩側狡分別與每勁度系銀數均為k的彈夜簧相損連，躁兩彈最簧的首另一界端與狀固定歸壁相袍連。閑滑塊奔原來且靜止怪，彈產簧處追于自然長糟度?；鄩K上恰有指饑針，依可通消過標抄尺測茅出滑憤塊的池位移暖，然哈后通奶過控時制系找統進天行制琴導。腦設某撞段時妙間內燒導彈討沿水失平方吳向運塞動，惕指針劃向左冤偏離O點的陜距離前為S，則這消段時間靈內導彈妻的加速腸度闖（織）A.方向向浙左，大碼小為kS遮/mB．方往向向龜右，甲大小親為kS耗/mC．方向磁向左，背大小為2k睬S梨/mD.方向向喊右，大匠小為2k垮S/m01010UPD(2)若電殖位器洽（可餅變電叼阻）紗總長頓度為L，其電奔阻均乎勻，蒸兩端烤接在多穩(wěn)壓宜電源U0上，黃當導顯彈以兄加速低度a沿水臭平方剃向運步動時莫，與膛滑塊列連接協的滑餃動片P產生灣位移預，此棉時可賓輸出去一個怒電信眉號U，作為導樂彈慣性托制導系杰統的信瞞息源，很為控制撓導彈運啟動狀態(tài)游輸入信慰息，試鴿寫出U與a的函數掀關系式底。01010UPU0解：a=寬2k究x/添m∴x=m荒a/2退kU=U0Rx/R命=肯U0x/悄L=ma濱U0/2哀kL=mU0a/卡2k徐L∝a練習:可測桃量飛壓機、柜航天表器、繞潛艇銅的轉銷動角瞇速度,其結虧構如介圖所欠示。旦當系句統繞飾軸OO耐′轉動時倚，元件A發(fā)生家位移忍并輸肌出相蟻應的銷電壓烘信號蘆，成數為飛宵機、井衛(wèi)星肉等的鏡制導距系統悔的信尋息源池。已互知A的質胃量為m，彈簧的港勁度系嚇數為k、自然長義度為l，電源坊的電掌動勢股為E、內阻不動計?；鈩幼冏栊悠骺傞L臣也為l，電阻分汽布均勻需，系統煤靜止時P在B點，臟當系籃統以除角速澆度ω轉動電時，燙試寫柴出輸探出電歡壓U與ω的函數血式。A

S

PCBωOO′輸出電壓U解：設彈數簧伸長x,則kx=m鈔ω2(l+x相)∴x=腳m脂ω2l／(鞋k-奔mω2)設滑動徑變阻器寬單位長網度的電難阻為r1U=IRx=Ex引r1/lr1=E閉x/l∴U=Emω2／(k-狹mω2)練習摟、用如饑圖所聾示的碌裝置啦可以評測量直汽車寶在水湊平路識面上矛做勻徐加速粱直線燦運動稼的加輝速度醋．該記裝置燈是在謎矩形局箱子舊的前競、后規(guī)壁上兵各安粉裝一自個由朋力敏誼電阻擦組成勒的壓歌力傳隊感器前．用午兩根籌相同杯的輕灘彈簧恩夾著濾一個沈質量根為2.暴0容kg的滑塊慢可無摩統擦滑動馬，兩彈材簧的另升一端分孩別壓在始傳感器a、b上，厲其壓館力大朽小可謹直接屠從傳所感器項的液認晶顯愁示屏熊上讀禁出．救現將熟裝置吐沿運慨動方葡向固砍定在興汽車穩(wěn)上，糕傳感調器b在前，廁傳感器a在后換．汽蔬車靜虹止時胞，傳屯感器a、b在的示稅數均為10飽N（取g=10具m／s2）．（1）若傳厲感器a的示倘數為14疑N、b的示克數為6.0透N，求緞此時塌汽車板的加款速度蛋大小趕和方疾向．（2）當畜汽車蹦以怎牙樣的淋加速早度運動時反，傳感戀器a的示拋數為痛零．解：吼（1）如圖風所示，驕依題意薯：左側夸彈簧對津滑塊向餅右的推蘭力F1=14皺N，右春側彈嫁簧對魔滑塊行的向憶左的煤推力F2=6秩.0屬N．滑塊隱所受合糾力產生丙加速度a1，根據雞牛頓第二臭定律有得a=悠4草m/陵s2a1與F1同方絞向，刃即向能前（效向右男）．（2