簡(jiǎn)單傳感器的應(yīng)用

1、 一般情況下傳感器產(chǎn)生的電壓（流）等一般情況下傳感器產(chǎn)生的電壓（流）等電學(xué)物理量的信號(hào)值都相當(dāng)微弱的，難以電學(xué)物理量的信號(hào)值都相當(dāng)微弱的，難以帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作，所以一般帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作，所以一般都是將傳感器和各種門電路、放大電路等都是將傳感器和各種門電路、放大電路等結(jié)合在一起使用的。結(jié)合在一起使用的。傳感器應(yīng)用的一般模式（1）電子秤使用的測(cè)力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡(jiǎn)述力傳感器的工作原理。（3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量（輸出應(yīng)變片上下表面的電壓差值

2、）學(xué)量（輸出應(yīng)變片上下表面的電壓差值） 形變形變（力學(xué)量）（力學(xué)量） 電電 壓壓（電學(xué)量）（電學(xué)量） 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換金屬梁1.關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說(shuō)法正關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說(shuō)法正確的是確的是（ ）A.應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大；當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大；反之，變小反之，變小C.傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大外力越大，輸出的電壓差值也越大A B D 2 2：（：（20032003上?？碱}）上?？碱}）演示位移傳感器的工作原理演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體如

3、右圖示，物體MM在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿的金屬滑桿p p，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小位移的大小x x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是確的是 ( )( )A. A. 物體物體MM運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B. B. 物體物體MM運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C. C. 物體物體MM不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D. D. 物體物體MM不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)B1、

4、動(dòng)圈式話筒、動(dòng)圈式話筒：膜片在聲波下振動(dòng)，使得膜片在聲波下振動(dòng)，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電流。性變化的感應(yīng)電流。2、電容式話筒、電容式話筒：金屬膜片金屬膜片M 和固定電極和固定電極 N 形成一形成一 個(gè)電容器個(gè)電容器,M 在聲波作用下振動(dòng)在聲波作用下振動(dòng),電容電容器的電容作周期性變化，電阻器的電容作周期性變化，電阻R 兩端兩端的電壓也做相應(yīng)的周期性變化。的電壓也做相應(yīng)的周期性變化。絕緣支架絕緣支架例題：（例題：（20032003上海試題）唱卡拉上海試題）唱卡拉OKOK用的話筒，內(nèi)有用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在傳感器。其

5、中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。下列說(shuō)法正確的是信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。下列說(shuō)法正確的是 ( )( )A 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 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 C 膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變D D 膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)

6、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B金屬板金屬膜振動(dòng)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(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層制作的傳感器，話筒的振動(dòng)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(dòng)膜上的金屬，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓壓U U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音

7、信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的（的原因可能是容器兩板間的（ ）（A A）距離變化）距離變化 （B B）正對(duì)面積變化）正對(duì)面積變化（CC）介質(zhì)變化）介質(zhì)變化 （D D）電壓變化）電壓變化A3、駐極體話筒、駐極體話筒：它由內(nèi)部的駐極體塑料膜感受聲波，其工作原理它由內(nèi)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與電容式話筒類似，但是工作的電壓只須 36 V，特點(diǎn)：體積小，重量輕，價(jià)格便宜，靈敏度高，特點(diǎn)：體積小，重量輕，價(jià)格便宜，靈敏度高，常用在盒式錄音機(jī)、聲控玩具等便宜的家電上常用在盒式錄音

8、機(jī)、聲控玩具等便宜的家電上常溫下兩觸點(diǎn)分離。溫度升高，兩種金屬膨脹常溫下兩觸點(diǎn)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(diǎn)接觸。性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點(diǎn)接觸。雙金屬片溫度傳感器雙金屬片溫度傳感器：電燙斗的構(gòu)造電燙斗的構(gòu)造思考與討論：思考與討論：常溫下兩觸點(diǎn)是接觸還是分離？常溫下兩觸點(diǎn)是接觸還是分離？如何用調(diào)溫旋鈕來(lái)升高或降低電燙斗的工作如何用調(diào)溫旋鈕來(lái)升高或降低電燙斗的工作溫度？溫度？練習(xí)、練習(xí)、 如圖所示是一種熱敏電阻（如圖所示是一種熱敏電阻（PTCPTC元件）的電阻元件）的電阻R R隨溫度隨溫度t t變化的關(guān)系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙變化的關(guān)系圖線

9、，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能常見(jiàn)的電熱滅蚊器中就使用這種元件來(lái)加溫并重功能常見(jiàn)的電熱滅蚊器中就使用這種元件來(lái)加溫并控制溫度如果將該元件接到控制溫度如果將該元件接到220V220V恒定電壓下，則恒定電壓下，則A A通電后，其電功率先增大后減小通電后，其電功率先增大后減小B B通電后，通電后，其電功率先減小后增大其電功率先減小后增大C C當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度保持在當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度保持在t t1 1不變不變D D當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度保持在當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度保持在t t1 1 到到t t2 2之間的某一值不變之間的某一值不變t/Rt2t1ADM

10、思考與討論：思考與討論：1、為什么溫度較高時(shí)壓縮機(jī)自動(dòng)工作，達(dá)到設(shè)定低溫、為什么溫度較高時(shí)壓縮機(jī)自動(dòng)工作，達(dá)到設(shè)定低溫后就自動(dòng)停止工作？后就自動(dòng)停止工作？2、凸輪為什么可以改變?cè)O(shè)定的溫度？、凸輪為什么可以改變?cè)O(shè)定的溫度？氯甲烷及它的蒸氣思考與討論：思考與討論：1、應(yīng)該把恒溫箱中的加熱器接在、應(yīng)該把恒溫箱中的加熱器接在 A、B 還是還是 C、D 之間呢？之間呢？2、要使箱內(nèi)溫度保持、要使箱內(nèi)溫度保持100，可變電阻，可變電阻R值應(yīng)調(diào)值應(yīng)調(diào)節(jié)多大？節(jié)多大？感溫鐵氧體的感溫鐵氧體的“居里點(diǎn)居里點(diǎn)”：感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到度升高到103時(shí)便失去了鐵

11、磁性，這個(gè)溫時(shí)便失去了鐵磁性，這個(gè)溫度稱為這種材料的度稱為這種材料的“居里溫度居里溫度”或或“居里點(diǎn)居里點(diǎn)”。電飯鍋的構(gòu)造電飯鍋的構(gòu)造思考與討論：思考與討論：開(kāi)始做飯時(shí)為什么要壓開(kāi)始做飯時(shí)為什么要壓下開(kāi)關(guān)按鈕？下開(kāi)關(guān)按鈕？若用電飯鍋燒水，水在若用電飯鍋燒水，水在沸騰以后是否會(huì)自動(dòng)斷電？沸騰以后是否會(huì)自動(dòng)斷電？用溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。用溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。測(cè)溫元件可以是熱敏電阻、金屬熱電阻、熱測(cè)溫元件可以是熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶、紅外線敏感元件等。電偶、紅外線敏感元件等。電信號(hào)可以遠(yuǎn)距離輸送，因而溫度傳感器電信號(hào)可以遠(yuǎn)距離輸送，因而溫度傳感器可以遠(yuǎn)距離讀取溫度?？?/p>

12、以遠(yuǎn)距離讀取溫度。熱電偶：將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體熱電偶：將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和和B的兩個(gè)焊接點(diǎn)的兩個(gè)焊接點(diǎn)1和和2之間存在溫差時(shí)，之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成因而在回路中形成一定大小的電流一定大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。 將微機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所配的溫度傳感將微機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所配的溫度傳感器與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處器與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、畫(huà)圖的智

13、能化功能。理、畫(huà)圖的智能化功能。鼠標(biāo)中的紅外接收管就是光傳感器。鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)鼠標(biāo)中的紅外接收管就是光傳感器。鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，滾球帶動(dòng)，滾球帶動(dòng) x、y 方向兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外管接收到方向兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外管接收到一個(gè)個(gè)紅外線脈沖。計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)一個(gè)個(gè)紅外線脈沖。計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì) x、y 兩個(gè)方向兩個(gè)方向上的脈沖信號(hào)，就能確定鼠標(biāo)的位置。上的脈沖信號(hào)，就能確定鼠標(biāo)的位置。光電三極管是煙霧火警報(bào)警器中的光傳感器。平光電三極管是煙霧火警報(bào)警器中的光傳感器。平時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光被不透明擋板擋住。當(dāng)有時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光被不透明擋板擋住。當(dāng)有煙霧時(shí)，煙霧對(duì)光有散射作用，光電三極管接收到煙霧時(shí)，煙霧對(duì)光有散

14、射作用，光電三極管接收到散射光，電阻變小，使報(bào)警電路工作。散射光，電阻變小，使報(bào)警電路工作。小小 結(jié)結(jié)1 1、溫度溫度傳感器傳感器 的應(yīng)用的應(yīng)用（1 1）電飯鍋電飯鍋（2 2）測(cè)溫測(cè)溫儀儀2 2、光光傳感器傳感器 的應(yīng)用的應(yīng)用（1 1）鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器（2 2）火災(zāi)報(bào)警器火災(zāi)報(bào)警器溫度傳感器的應(yīng)用溫度傳感器的應(yīng)用【例例1 1】如圖甲為在溫度為如圖甲為在溫度為1010左右的環(huán)境中工作左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，箱內(nèi)的電阻的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，箱內(nèi)的電阻R R1 1=20 20 kk，R R2 2=10 10 kk，R R3 3=40 40 kk，R Rt t為熱敏電阻，為熱敏電阻，它的

15、電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示當(dāng)它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示當(dāng) a a、b b端電壓端電壓 U Uabab000時(shí)，電壓鑒別器使時(shí)，電壓鑒別器使 S S斷開(kāi)，停止加熱，恒斷開(kāi)，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在溫箱內(nèi)的溫度恒定在_ 35解：設(shè)電路兩端電壓為為解：設(shè)電路兩端電壓為為U U，當(dāng)，當(dāng)U Uabab=0=0時(shí)，時(shí)， 有有解得解得R Rt t=20 20 kk由圖乙可知，當(dāng)由圖乙可知，當(dāng)R Rt t=20 20 kk時(shí)，時(shí)，t=t=353533121RRRURRRUt03年上海高考年上海高考18、 圖圖1 1為某一熱敏電阻為某一熱敏電阻R(R(電阻值隨溫度的改變而電阻值隨溫度的改變而改

16、變，且對(duì)溫度很敏感改變，且對(duì)溫度很敏感) )的的I I- -U U關(guān)系曲線圖。關(guān)系曲線圖。 為了通過(guò)測(cè)量得到圖為了通過(guò)測(cè)量得到圖1 1所示所示I I- -U U關(guān)系的完整曲線，在圖關(guān)系的完整曲線，在圖2 2和圖和圖3 3兩兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖 ；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由： 。（電源電動(dòng)勢(shì)為。（電源電動(dòng)勢(shì)為9V9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑線變阻器的阻值為內(nèi)阻不計(jì)，滑線變阻器的阻值為0-1000-100）在圖在圖4 4電路中，電源電壓恒為電路中，電源電壓恒為9V9V，理想電流表讀數(shù)為，理想電流表讀數(shù)為70mA70mA，定定值電阻值電阻R R1 1=250=250。由熱敏電阻的由熱敏

17、電阻的I I- -U U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為的電壓為_(kāi)V_V；電阻電阻R R2 2的阻值為的阻值為 。舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_。2電壓可從電壓可從0V0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大 解解: I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由圖由圖1得得 UR=5.2V 5.2 R2 =(9-5.2) / 0.034=111.8 111.6112.0 熱敏溫度計(jì)熱敏溫度計(jì) VA圖圖2VA圖圖3I/mAU/V1 2 3 4 5 6 7500圖圖110203040AR1R2熱敏電阻熱

18、敏電阻圖圖4R9V光傳感器的應(yīng)用光傳感器的應(yīng)用【例例2 2】如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測(cè)量如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測(cè)量車速和行程的裝置示意圖。車速和行程的裝置示意圖。A A為光源，為光源，B B為光電接為光電接收器，收器，A A、B B均固定在車身上，均固定在車身上，C C為小車的車輪，為小車的車輪，D D為與為與C C同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同軸相連的齒輪。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A A發(fā)出的發(fā)出的光束通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，光束通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被被B B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)

19、驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)為若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)為n n，累計(jì)脈沖數(shù)為，累計(jì)脈沖數(shù)為NN，則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物，則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是理量和數(shù)據(jù)是 ，小車速度的表達(dá)，小車速度的表達(dá)式為式為v v= = ；行程的表達(dá)式為；行程的表達(dá)式為= = 。 車輪的半徑車輪的半徑R R和齒輪和齒輪P PPRn2PRN2 光束原來(lái)是連續(xù)的，是轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪使光束變?yōu)楣馐瓉?lái)是連續(xù)的，是轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪使光束變?yōu)槊}沖，因此脈沖情況必定與齒輪（或車輪）的轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖，因此脈沖情況必定與齒輪（或車輪）的轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)，也就與速度和行程有關(guān)。有關(guān)，也就與速度和行程有關(guān)。 根據(jù)速度的意義和車

20、正常行駛的情況，應(yīng)有根據(jù)速度的意義和車正常行駛的情況，應(yīng)有v=2R fv=2R f，其中，其中R R為車輪的半徑，為車輪的半徑，f f為單位時(shí)間內(nèi)車為單位時(shí)間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)；若車輪的齒數(shù)為輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)；若車輪的齒數(shù)為P P，則轉(zhuǎn)一圈應(yīng)有，則轉(zhuǎn)一圈應(yīng)有P P個(gè)脈沖被個(gè)脈沖被B B接收到，因此有接收到，因此有 代入上式，有代入上式，有 同樣，根據(jù)行程的意義，應(yīng)有，其中同樣，根據(jù)行程的意義，應(yīng)有，其中f f為整個(gè)行程中為整個(gè)行程中車輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)；而車輪轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)；而 ，所以，所以 可見(jiàn)，還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是車輪的半徑可見(jiàn)，還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是車輪的半徑R R和齒輪齒數(shù)和齒輪齒數(shù)P P，

21、速度和行程的表達(dá)式如上面兩式所，速度和行程的表達(dá)式如上面兩式所示。示。Pnf PRnv2PNf PRNs23.3.如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中A A是是發(fā)光儀器，發(fā)光儀器，B B是傳送帶上物品，是傳送帶上物品，R R1 1為光敏電阻，為光敏電阻，R R2 2為定值為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（ ）（A A）當(dāng)有光照射）當(dāng)有光照射R R1 1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓（B B）當(dāng)有光照射）當(dāng)有光照射R R1 1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓（C

22、C）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就記數(shù)一次（D D）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次）信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就記數(shù)一次B D R2AR1信 號(hào) 處信 號(hào) 處理系統(tǒng)理系統(tǒng) 圖圖3B力電轉(zhuǎn)換器輸出輸入受壓面4：某學(xué)生為了測(cè)量一個(gè)物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器某學(xué)生為了測(cè)量一個(gè)物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面受到的壓力（比例系數(shù)為，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面受到的壓力（比例系數(shù)為k k）如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)）如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為的輸出電壓為0

23、0；而后在其受壓面上放上物體，即可測(cè)得與物；而后在其受壓面上放上物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m m0 0的砝碼、電壓表、滑的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體（可置于動(dòng)變阻器、干電池一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請(qǐng)完成對(duì)該物體的測(cè)量力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請(qǐng)完成對(duì)該物體的測(cè)量m m。（1 1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫(huà)出完

24、整的測(cè)量電路圖。電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫(huà)出完整的測(cè)量電路圖。（2 2）簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)）簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k k，并測(cè)出待測(cè)物體，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量的質(zhì)量m m。（3 3）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。力電轉(zhuǎn)換器輸出輸入受壓器SVR解析： （1）設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示，輸入電壓采用分壓接法目的是讓電壓可調(diào)范圍盡可能大。（2）測(cè)量步驟：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零。將質(zhì)量為m0的砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0。將待測(cè)物體放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，測(cè)得U1=kmg，所

25、以m=m0U1/U0。 （3）可能出現(xiàn)的問(wèn)題 因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零。待測(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。待測(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。練習(xí)：練習(xí)：慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)。加速度計(jì)的構(gòu)造和原理系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)。加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為上套一個(gè)質(zhì)量為mm的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為均為k k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連?；膹椈上噙B，兩彈簧的另一端與固定壁相

26、連?；瑝K原來(lái)靜止，彈簧處于塊原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度自然長(zhǎng)度?；瑝K上有指針，可?；瑝K上有指針，可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離離OO點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為S S，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度 （ ） A. A. 方向向左，大小為方向向左，大小為 k S/mk S/m B B方向向右，大小為方向向右，大小為 k S/mk S/m C C方向向左，大小為方向向左，大小為 2k S/m 2k S/m D. D. 方向向右，大

27、小為方向向右，大小為 2k S/m2k S/m01010UPD(2)(2)若電位器（可變電阻）總長(zhǎng)度為若電位器（可變電阻）總長(zhǎng)度為L(zhǎng) L，其電阻均勻，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源兩端接在穩(wěn)壓電源U U0 0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a a沿水平方向沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，與滑塊連接的滑動(dòng)片運(yùn)動(dòng)時(shí)，與滑塊連接的滑動(dòng)片P P產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸出產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸出一個(gè)電信號(hào)一個(gè)電信號(hào)U U，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息，試寫出控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息，試寫出U U與與a a 的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系式。式。01010UPU0解解：a=2k

28、x/m x=ma/2kU=U0 Rx / R = U0 x / L=maU0 / 2kL=mU0 a / 2kLa練習(xí)練習(xí): :可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度, ,其結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OOOO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A A發(fā)生位移發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知統(tǒng)的信息源。已知A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為mm，彈簧的勁度系數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)為k k、自然長(zhǎng)度為自然長(zhǎng)度為l l，電源的電動(dòng)勢(shì)為電源的電動(dòng)勢(shì)為E E、內(nèi)阻不計(jì)?；瑒?dòng)內(nèi)阻不計(jì)?；瑒?dòng)變阻

29、器總長(zhǎng)也為變阻器總長(zhǎng)也為l l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)P P在在B B點(diǎn)點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度，當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試寫出輸出電壓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試寫出輸出電壓U U與與的函數(shù)式。的函數(shù)式。A S PCBOO輸出電壓輸出電壓U解解：設(shè)彈簧伸長(zhǎng)：設(shè)彈簧伸長(zhǎng)x , x , 則則 kx=m 2(l+x) x= m 2 l ( k-m 2 )設(shè)滑動(dòng)變阻器單位長(zhǎng)度設(shè)滑動(dòng)變阻器單位長(zhǎng)度 的電阻為的電阻為r r1 1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l U= Em 2 (k-m 2) 練習(xí)、練習(xí)、 用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面

30、上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度該裝置是在矩形箱子的做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為器用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0 kg2.0 kg的滑的滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a a、b b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器出現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b b在在前，傳感器前，傳感器a a在后汽車靜止時(shí)，

31、傳感器在后汽車靜止時(shí)，傳感器a a、b b在的示在的示數(shù)均為數(shù)均為 10 N10 N（?。ㄈ=g=10 m10 ms s2 2）（1 1）若傳感器）若傳感器a a的示數(shù)為的示數(shù)為 14 N14 N、b b的示數(shù)為的示數(shù)為6.0 N6.0 N，求此，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向時(shí)汽車的加速度大小和方向（2 2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a a的示數(shù)為零的示數(shù)為零解：（解：（1 1）如圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右）如圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力的推力 F F1 1=14N=14N，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力 F F2