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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢,传感器简单应用,1/28,传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理电学量（如电压、电流、电容等）一个组件，起自动控制作用。普通由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如：,一、传感器含义,非电物理量,转换器件,敏感元件,转换电路,电学量,二、传感器分类,1.力电传感器,力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、当代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。,2/28,（1）测物体质量,E,P,A,S,B,R,0,A,P,A,S,B,R,0,V,E,P,A,S,B,R,0,V,E,3/28,（2）测物体加（角）速度,例题：加速度计是测定物体加速度仪器，它已成为导弹、飞机、潜艇后宇宙飞船制导系统信息源。如图为应变式加速度计示意图，当系统加速时，加速度计中敏感元件也处于加速状态，敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器,R,上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移，并转化为电信号输出，已知：敏感元件质量为m，两弹簧劲度系数为k，电源电动势为,E,，内电阻不计，滑动变阻器总电阻为,R,，有效长度为,L,，静态时输出电压为,U,0,。试求加速度,a,与输出电压,U,关系式。,敏感,元件,输出,信号,E,R,滑动触头左右移动过程中，电路中电流怎样改变？,若车加速度大小为a，则两弹簧形变量是多少？,求加速度,a,与输出电压,U,关系式,4/28,角速度计,（2）测物体加（角）速度,可测量飞机、航天器、潜艇转动角速度,其结构如图所表示。当系统绕轴OO转动时，元件A发生位移并输出对应电压信号，成为飞机、卫星等制导系统信息源。已知A质量为m，弹簧劲度系数为k、自然长度为,l,，电源电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为,l,，电阻分布均匀，系统静止时P在B点，当系统以角速度转动时，试写出输出电压U与函数式。,A,S,P,C,B,O,O,输出电压,U,解,：设弹簧伸长x,则,kx=m,2,(,l,+x),x=m,2,l,(k-m,2,),设滑动变阻器单位长度,电阻为r,1,U=IR,x,=Exr,1,/,l,r,1,=Ex/,l,U=Em,2,(k-m,2,),返回,5/28,例1.,惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统主要元件是加速度计。加速度计结构和原理示意图如图示，沿导弹长度方向按装固定光滑杆上套一个质量为m滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k弹簧相连，两弹簧另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可经过标尺测出滑块位移，然后经过控制系统进行制导。,1.,设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点距离为S，则这段时间内导弹加速度 （）,A.,方向向左，大小为 k S/m,B方向向右，大小为 k S/m,C方向向左，大小为 2k S/m,D.方向向右，大小为 2k S/m,D,0,10,10,U,P,6/28,2.,若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U,0,上，当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a 函数关系式。,0,10,10,U,P,U,0,解,：a=2kS/m,S=ma/2k,U=U,0,R,x,/R=U,0,S/L,=maU,0,/2kL,=mU,0,a/2kLa,7/28,（3）测 力,例题：（风力测定仪）如图所表示为一个测定风作用力仪器原理图，图中,P,为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，,O,是悬挂点，,R,0,是保护电阻，,CD,是水平放置光滑电阻丝，与悬挂小球细金属丝一直保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在,C,点接触，此时电路中电流为,I,，有风时细金属丝将偏转一角度,（,与风力大小相关），细金属丝与电阻丝在,C,/,点接触，已知风力方向水平向左，,OC,=,h,，,CD,=,L,，球质量为,M,，电阻丝单位长度电阻为,k,，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转,角时，电流表示数为,I,/,，此时风力大小为,F,，试写出：,风力大小,F,与,关系式；,风力大小,F,与电流表示数,I,/,关系式。,此装置所测定最大风力是多少？,R,0,O,P,D,C,/,C,A,电源,8/28,（4）测 位 移,例题,：（上海考题）,演示位移传感器工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器金属滑杆p，经过电压表显示数据，来反应物体位移大小x。假设电压表是理想，则以下说法正确是 (),A.物体M运动时，电源内电流会发生改变,B.物体M运动时，电压表示数会发生改变,C.物体M不动时，电路中没有电流,D.物体M不动时，电压表没有示数,B,9/28,2。热电传感器,热电传感器是利用热敏电阻阻值会随温度改变而改变原理制成，如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等）温度控制、火警报警器、恒温箱等。,例题：,如图是一火警报警一部分电路示意图。其中,R,2,为用半导体热敏材料制成传感器，电流表为值班室显示器，,a,、,b,之间接报警器。当传感器,R,2,所在处出现火情时，显示器电流,I,、报警器两端电压,U,改变情况是（,）,A,.,I,变大，,U,变大,B,.,I,变小，,U,变小,C.I,变小，,U,变大,D,.,I,变大，,U,变小,R,1,R,2,R,3,A,a,b,E,r,解：,出现火情时温度升高，,R,2,减小，,R,总,减小，,I,总,增大，,U,ab,减小，,U,并,减小，,I,A,减小，,B,10/28,.,光电传感器,光电传感器中主要部件是光敏电阻或光电管。假如是光敏电阻阻值随光照强度改变而改变原理制成。如自动冲水机、路灯控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器原理。,例题：（新教材 天津理综）如图，当电键,K,断开时，用光子能量为,2.5eV,一束光照射阴极,P,，发觉电流表读数不为零。合上电键，调整滑线变阻器，发觉当电压表读数小于,0.60V,时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于,0.60V,时，电流表读数为零。由此可知阴极材料逸出功为 (),A.,1.9eV B.0.6eV,C.2.5eV D.3.1eV,解：,反向截止电压为0.60V，,E,Km,=0.60 eV,W=h,-E,Km,=2.5-0.6=1.9 eV,A,11/28,4.声电传感器,例题：（上海试题）唱卡拉OK用话筒，内有传感器。其中有一个是动圈式，它工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小金属线圈，线圈处于永磁体磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。以下说法正确是 (),A 该传感器是依据电流磁效应工作,B,该传感器是依据电磁感应原理工作,C 膜片振动时，穿过金属线圈磁通量不变,D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势,B,12/28,5.电容式传感器,电容器电容C决定于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间电介质这几个原因。假如某一物理量（如角度、位移、深度等）改变能引发上述某个原因改变，从而引发电容改变，则经过测定电容器电容就能够确定上述物理量改变，起这种作用电容器称为电容式传感器。,图甲是测量,电容式传感器，原理是,。,定片,甲,角度,因为CS，动片与定片间角度,发生改变时，引发S改变，经过测出C改变，测量动片与定片间夹角,图乙是测量,电容式传感器，原理是,。,金属芯线,电介质,导电液体,乙,h,液面高度h,因为CS，h发生改变，金属芯线和导电液体组成电容发生改变，经过测定C改变，能够测量液面高度h 改变,。,13/28,图丙是测量,电容式传感器，原理是,。,固定电极,可动电极,F,丙,压力F,因为C1/d，压力F 作用在可动电极上，引发极板间距d 改变，经过测出C改变，测量压力F改变。,图丁是测量,电容式传感器，原理是,。,极板,电介质,丁,x,位移x,因为C 伴随电介质进入极板间长度发生改变，经过测出C改变，测量位移x改变。,14/28,题目：伴随生活质量提升，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为 （）,A.改变了湿度 B.改变了温度,C.改变了磁场 D.改变了电容,D,15/28,6.电感传感器,电感式传感器是利用线圈自感或互感改变来实现测量或控制一个装置，普通要利用磁场作为媒介或利用磁体一些现象。,实例：磁性物质探测报警器,录音机,N,S,16/28,为了测量列车运行速度和加速度大小，可采取如图所表示装置，它是由一块安装在列车头底部强磁体和埋设在轨道地面一组线圈及电流测量仪组成（测量仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生电流被统计下来，就能求出列车在各位置速度和加速度。假设磁体端部磁感强度为B=0.004T，且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数n=5，长L=0.2m，电阻0.4（包含引线电阻），测试统计下来电流位移如图所表示。试求：,在离O（原点）30m，130m处列车速度v,1,和v,2,大小,假设列车是匀变速运动，求列车加速度大小,17/28,i,/A,100,50,150,0.15,0.10,0.05,-0.05,-0.10,-0.15,S/m,0,S,O,B,解：,I=E/R=nBLv/R,v=IR/nBL=0.4I50.0040.2=100I,在30m处，I,1,=0.12A,v,1,=12m/s,在130m处，I,2,=0.15A,v,2,=15 m/s,a,=（v,2,2,-v,1,2,）/2S,=0.405 m/s,2,18/28,例,、用如图示电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。可供选择器材以下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。,a,e,d,c,b,解,：热敏电阻受到光照射时电阻变小，将热敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器a、b端，如图示：,将学生用电源与电铃分别接入c、d、e之间。,正常时热敏电阻值大，ab间电流小，磁性弱，ce处于闭合，绿灯亮。,有险情时，光敏电阻值小，ab间电流大，磁性强，吸住衔铁，cd闭合，ce断开，绿灯灭，电铃响。,19/28,练习,、用如图示电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯试验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择器材以下：光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。,e,c,a,b,解,：光敏电阻受到光照射时电阻变小，将光敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器a、b端，如图示：,将交流电源与路灯接入c、e之间。,220V,光暗时光敏电阻值大，ab间电流小，磁性弱，ce处于闭合，灯亮。,光亮时，光敏电阻值小，ab间电流大，磁性强，吸住衔铁，电路ce处断开，灯灭。,20/28,上海高考18、,（7分）图1为某一热敏电阻R(电阻值随温度改变而改变，且对温度很敏感),I,-,U,关系曲线图。,为了经过测量得到图1所表示,I,-,U,关系完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择是图,；简明说明理由：,。（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器阻值为0-100）,在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻,R,1,=250。由热敏电阻,I,-,U,关系曲线可知，热敏电阻两端电压为_V；电阻,R,2,阻值为,。,举出一个能够应用热敏电阻例子：_。,V,A,图2,V,A,图3,I,/mA,U,/V,1 2 3 4 5 6 7,50,0,图1,10,20,30,40,A,R,1,R,2,热敏电阻,图4,R,9V,2,电压可从0V调到所需电压，调整范围较大,解,:I,1,=9/250=0.036A=36mA I,2,=34mA,由图1得 U,R,=5.2V,5.2,R,2,=(9-5.2)/0.034=111.8,111.6112.0,热敏温度计,21/28,如图示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表选择开关置于档，用光照射光敏电阻时表针偏角为，现用手掌挡住部分光线，表针偏角变为，则可判断 （）,A.=,B.,D.不能确定和 关系,B,22/28,五、传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器,10演示位移传感器工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器金属滑杆p，经过电压表显示数据，来反应物体位移大小x。假设电压表是理想，则以下说法正确是 （）,A物体M运动时，电源内电流会发生改变,B物体M运动时，电压表示数会发生改变,C物体M不动时，电路中没有电流,D物体M不动时，电压表没有示数,上海理综10,B,23/28,11唱卡拉OK用话筒，内有传感器。其中有一个是动圈式，它工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小金属线圈，线圈处于永磁体磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。以下说法正确是（）,A该传感器是依据电流磁效应工作,B该传感器是依据电磁感应原理工作,C膜片振动时，穿过金属线圈磁通量不变,D膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势,上海理综11,B,24/28,12用遥控器调换电视机频道过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号过程。以下属于这类传感器是（）,A红外报警装置,B走廊照明灯声控开关,C自动洗衣机中压力传感装置,D电饭煲中控制加热和保温温控器,上海理综12,A,25/28,将金属块,m,用压缩轻弹簧卡在一个矩形箱中，如图所表示，在箱上顶板和下底板装有压力传感器，箱能够沿竖直轨道运动。当箱以,a,=2.0 m/s,2,加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板传感器显示压力为6.0N，下底板传感器显示压力为10.0N。(取,g,=10 m/s,2,),(1)若上顶板传感器示数是下底板,传感器示数二分之一，试判断箱运,动情况。,(2)要使上顶板传感器示数为零,箱,沿竖直方向运动情况可能是怎样？,m,26/28,原来,（1）,（2）,解：,m,向上做匀减速运动a向下a=2m/s,2,F=10N,F,1,=6N,mg,a,mg+F,1,-F=ma,m,=,0.5kg,上顶板示数是下底板示数1/2,弹簧长度不变F=10N F,2,=5N,F,mg,F,2,a,2,m,g+F,2,-F=m,a,2,a,2,=0,静止或匀速运动,上顶板示数为零，则弹簧变短，,F10N F,3,=0,F,mg,a,3,F mg=m,a,3,a,3,10m/s,2,向上加速或向下减速，加速度,a,10m/s,2,。,27/28,m,原来,（1）,（2）,解：,上顶板示数为零，则弹簧变短，,F10N F,3,=0,F,mg,a,3,F mg=m,a,3,a,3,10m/s,2,向上加速或向下减速，加速度,a,10m/s,2,。,向上做匀减速运动a=2m/s,2,F=10N,mg,F,1,=6N,a,mg+F,1,-F=ma,m,=,0.5kg,上顶板示数是下底板示数1/2,弹簧长度不变F=10N F,2,=5N,F,mg,F,2,a,2,m,g+F,2,-F=m,a,2,a,2,=0,静止或匀速运动,28/28,
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