點課：傳感器課件

1、傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用授課人：李曉磊授課人：李曉磊一、力傳感器一、力傳感器-測物體的質(zhì)量：電子秤測物體的質(zhì)量：電子秤EPASBR0 AR0PASBR0VEPASBR0VE 例例2. 慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件是加速度計。加速度計的構(gòu)造和原理的系統(tǒng)的重要元件是加速度計。加速度計的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長度方向按裝的固定光滑桿上套示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長度方向按裝的固定光滑桿上套一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連。滑塊原來

2、的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連?；瑝K原來靜止，彈簧處于自然長度?；瑝K上有指針，可通過標(biāo)尺靜止，彈簧處于自然長度。滑塊上有指針，可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)。測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)。01010UP測物體加速度測物體加速度 1.設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運動，指針設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運動，指針向左偏離向左偏離O點的距離為點的距離為S，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度的加速度 （ ） A. 方向向左，大小為方向向左，大小為 k S/m B方向向右，大小為方向向右，大小為 k S/m C方向向左，大小為方向向左，大小為 2k S/m D.

3、 方向向右，大小為方向向右，大小為 2k S/m01010UPD2. 若可變電阻總長度為若可變電阻總長度為L，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源壓電源U0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a沿水平方向運動時，與沿水平方向運動時，與滑塊連接的滑動片滑塊連接的滑動片P產(chǎn)生位移，此時可輸出一個電信產(chǎn)生位移，此時可輸出一個電信號號U，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運動狀態(tài)輸入信息，試寫出運動狀態(tài)輸入信息，試寫出U與與a 的函數(shù)關(guān)系式。的函數(shù)關(guān)系式。01010UPU0解解：a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx / R = U

4、0 S / L=maU0 / 2kL=mU0 a / 2kLa測測 位位 移移 傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動控制作用。如計算機鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、起自動控制作用。如計算機鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機、錄像機、影碟機、空調(diào)機電飯煲中有溫度傳感器，電視機、錄像機、影碟機、空調(diào)機中有光電傳感器中有光電傳感器演示位移傳感器的工作原理如右圖示，演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小電壓表顯示

5、的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是理想的，則下列說法正確的是 ( )A. 物體物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B. 物體物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C. 物體物體M不動時，電路中沒有電流不動時，電路中沒有電流D. 物體物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)不動時，電壓表沒有示數(shù)B03年上海理綜年上海理綜10.二、二、熱電傳感器熱電傳感器 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化的原理制成的,如各種家用電器如各種家

6、用電器(空調(diào)、冰箱、熱水器、空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機、電飯煲等飲水機、電飯煲等)的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。 例題：例題：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2 為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，室的顯示器，a、b之間接報警器。當(dāng)傳感器之間接報警器。當(dāng)傳感器 R2 所在處所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓、報警器兩端的電壓U 的的變化情況是（變化情況是（ ）A.I 變大，變大，U 變大變大 B.I 變小

7、，變小，U 變小變小 C.I 變小，變小，U 變大變大 D.I 變大，變大，U 變小變小 R1R2R3AabEr 解：解：出現(xiàn)火情時溫度升高，出現(xiàn)火情時溫度升高，R2 減小，減小， R總總減小，減小， I總總增大，增大，Uab減小，減小， U并并減小，減小， IA減小，減小，B例例4、 用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警?？晒┻x要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警?？晒┻x擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。源、

8、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。aedcb解解：熱敏電阻受到光照射時電阻變?。簾崦綦娮枋艿焦庹丈鋾r電阻變小 ，將熱敏電，將熱敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的接入繼電器的a、b端，如圖示：端，如圖示：將學(xué)生用電源與電鈴分別接入將學(xué)生用電源與電鈴分別接入c、d、e之間。之間。 正常時熱敏電阻值大，正常時熱敏電阻值大，ab間電流小，磁性弱，間電流小，磁性弱，ce處于閉合，綠燈亮。處于閉合，綠燈亮。 有險情時，光敏電阻有險情時，光敏電阻值小值小, ab間電流大間電流大,磁性強磁性強,吸住銜鐵吸住銜鐵,cd閉合閉合,ce斷開斷開,綠

9、燈滅綠燈滅,電鈴響。電鈴響。三、光傳感器三、光傳感器如圖示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖,其中其中R1為光為光敏電阻敏電阻,R2為定值電阻為定值電阻,此光電計數(shù)器的基本工作原理此光電計數(shù)器的基本工作原理是是 ( )A. 當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R1時時,信號處理系統(tǒng)獲得較高電壓信號處理系統(tǒng)獲得較高電壓B. 當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R1時時,信號處理系統(tǒng)獲得較低電壓信號處理系統(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信號處信

10、號處理系統(tǒng)理系統(tǒng)B D練習(xí)、練習(xí)、 如圖示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆如圖示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于上，將多用電表的選擇開關(guān)置于檔，用光照射光敏檔，用光照射光敏電阻時表針的偏角為電阻時表針的偏角為， 現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)獒樀钠亲優(yōu)?，則可判斷，則可判斷 ( )A. = B. D. 不能確定不能確定和和 的關(guān)系的關(guān)系B四四.聲電傳感器聲電傳感器 例題：（例題：（2003上海理綜上海理綜11 ）唱卡拉）唱卡拉OK用的話筒，用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理內(nèi)有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工

11、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(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將聲 音 信 號 轉(zhuǎn) 變 為 電 信 號 。 下 列 說 法 正 確 的 是聲 音 信 號 轉(zhuǎn) 變 為 電 信 號 。 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

12、勢膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B練習(xí)練習(xí)1、 用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個由光敏電阻用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個由光敏電阻來控制路燈的實驗電路。要求是：光暗時燈亮，光亮?xí)r來控制路燈的實驗電路。要求是：光暗時燈亮，光亮?xí)r燈滅。可供選擇的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生燈滅?？晒┻x擇的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。ecab解解：光敏電阻受到光照射時電阻變?。汗饷綦娮枋艿焦庹丈鋾r電阻變小 ，將光敏電，將光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的

13、接入繼電器的a、b端，如圖示：端，如圖示：將交流電源與路燈接入將交流電源與路燈接入c、e之間。之間。220V 光暗時光敏電阻值大，光暗時光敏電阻值大，ab間電流小，磁性弱，間電流小，磁性弱，ce處于閉合，燈亮。處于閉合，燈亮。 光亮?xí)r，光敏電阻值光亮?xí)r，光敏電阻值小，小， ab間電流大，磁性間電流大，磁性強，吸住銜鐵，電路強，吸住銜鐵，電路ce處處斷開，燈滅。斷開，燈滅。練習(xí)練習(xí)2、某儀器內(nèi)部電路如圖所示，其中、某儀器內(nèi)部電路如圖所示，其中M是一個質(zhì)是一個質(zhì)量較大的金屬塊，左右兩端分別與金屬絲制成的彈量較大的金屬塊，左右兩端分別與金屬絲制成的彈簧相連，并套在光滑水平細(xì)桿上，簧相連，并套在光滑水

14、平細(xì)桿上，a、b、c三塊金屬三塊金屬片的間隙很小，（片的間隙很小，（b固定在金屬塊上）。當(dāng)金屬塊處固定在金屬塊上）。當(dāng)金屬塊處于平衡時，兩根彈簧均處于原長狀態(tài)，若將該儀器于平衡時，兩根彈簧均處于原長狀態(tài)，若將該儀器固定在一輛汽車上，則下列說法正確的是固定在一輛汽車上，則下列說法正確的是 （ ）A. 當(dāng)汽車加速前進時，甲燈亮當(dāng)汽車加速前進時，甲燈亮B.當(dāng)汽車加速前進時，乙燈亮當(dāng)汽車加速前進時，乙燈亮C. 當(dāng)汽車剎車時，乙燈亮當(dāng)汽車剎車時，乙燈亮D.當(dāng)汽車剎車時，甲、乙燈均不亮當(dāng)汽車剎車時，甲、乙燈均不亮車的前進方向車的前進方向車車的的后后部部 acb乙燈乙燈甲燈甲燈M B 可測量飛機、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動角速度可測量飛機、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動角速度,其結(jié)其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO轉(zhuǎn)動時，元件轉(zhuǎn)動時，元件A發(fā)發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號，成為飛機、衛(wèi)星生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號，成為飛機、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，彈，彈簧的勁度系數(shù)為簧的勁度系數(shù)為k、自然長度為、自然長度為l，電源的電動勢，電源的電動勢為為E、內(nèi)阻不計?；瑒幼冏杵骺傞L也為、內(nèi)阻不計。滑動變阻器總長也為l ，電阻，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時分布