高中物理選修傳感器的應(yīng)用課件

傳感器的應(yīng)用復(fù)習(xí)問題請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件？光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。熱敏電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。霍爾元件把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。傳感器應(yīng)用的一般模式：傳感器轉(zhuǎn)換或放大電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)儀表顯示微機(jī)系統(tǒng)力電傳感器的應(yīng)用——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(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？3、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1、電子秤的測力裝置是力傳感器，它是由一個(gè)金屬梁和兩個(gè)應(yīng)變片一起組成了測力部分。2、在金屬梁沒有力的情況下，金屬梁處于水平狀態(tài)，梁的上下應(yīng)變片的長度沒變且相等，兩應(yīng)變片的電阻大小也相等，當(dāng)給金屬梁施加豎直向下的力時(shí)，金屬梁會向下彎曲，使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長，電阻變大，兩端電壓也變大，而下邊的應(yīng)變片被擠壓收縮，電阻變小，兩端的電壓也減小，使得兩應(yīng)變片兩端電壓值不相等，存在差值，控制電路就通過這個(gè)差值，經(jīng)過放大電路將差值信號放大，再在顯示器上顯示出數(shù)字，即力F的大小。練習(xí)1.關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是 （ ）A.應(yīng)變片是由多用半導(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；反之，變小C.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ABD例1:(1)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)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m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?；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)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(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)，指針向左偏離O點(diǎn)的距離為S，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（）A.方向向左，大小為kS/mB．方向向右，大小為kS/mC．方向向左，大小為2kS/mD.方向向右，大小為2kS/m01010UPD(2)若電位器（可變電阻）總長度為L，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源U0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，與滑塊連接的滑動(dòng)片P產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸出一個(gè)電信號U，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息，試寫出U與a的函數(shù)關(guān)系式。01010UPU0解：a=2kS/m∴S=ma/2kU=U0Rx/R=U0S/L=maU0/2kL=mU0a/2kL∝a力電轉(zhuǎn)換器＋＋－－輸出輸入受壓面例2：某學(xué)生為了測量一個(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k）如圖所示，測量時(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0；而后在其受壓面上放上物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0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、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請完成對該物體的測量m。（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)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖。（2）簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m。（3）請?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會出現(xiàn)的一個(gè)問題。力電轉(zhuǎn)換器＋＋－－輸出輸入受壓器SVR解析矩：添（1）設(shè)夜計(jì)的戶電路蝴圖如選圖所妄示，脂輸入爐電壓法采用武分壓曬接法猶目的革是讓塵電壓庫可調(diào)傭范圍駕盡可敬能大貨。（2）測抄量步予驟：①調(diào)池節(jié)滑距動(dòng)變扣阻器丟，使波轉(zhuǎn)換炭器的制輸出什電壓惕為零顆。②將循質(zhì)量潮為m0的砝美碼放井在轉(zhuǎn)竭換器妖上，客記下販輸出托電壓U0。③將疏待測挑物體卷放在寄轉(zhuǎn)換送器上貴，記弦下輸招出電令壓U1，由U0=k最m0g得k=勝U0/m0g，測曉得U1=km皺g，所凡以m=眨m0U1/U0。（3）可檢能出斜現(xiàn)的贏問題①因滋電源妙電壓漲不夠陜而輸聽出電杏壓調(diào)不居到零營。②待憶測物鴉體質(zhì)啟量超穩(wěn)出轉(zhuǎn)兵換器分量程趟。聲傳醬感器賄的應(yīng)妨用——話筒（1）話司筒的角作用民是什遲么？（2）說仔明動(dòng)戴圈式璃話筒剪的工刑作原范理和劈燕工作弟過程杏。閱讀目教材葉并思柱考聲音系信號繞轉(zhuǎn)化律為電漫信號膜片擱接收誼到聲短波后妨引起禿振動(dòng)也，連華接在設(shè)膜片允上的常線圈絮隨著場一起濱振動(dòng)傘，線就圈在堪永磁押體的滋磁場森里振膀動(dòng)從魄而產(chǎn)助生感過應(yīng)電趟流（笨電信碗號）饑，感抹應(yīng)電注流的到大小功和方布向都婚變化巖，振鬼幅和像頻率械的變戀化都并由聲款波決瞧定，踏這個(gè)乒信號亦電流妙經(jīng)擴(kuò)越音器灑放大界后傳趨給揚(yáng)暖聲器殺，從萬揚(yáng)聲澡器中稿就發(fā)狀出放濁大的憲聲音獻(xiàn)。（3）說軟明電筑容式袋話筒餡的工戚作原崖理和芝工作朝過程朝。這養(yǎng)種話敢筒的積優(yōu)點(diǎn)炕是什液么？金屬板金屬膜振動(dòng)膜外電路（4）駐奴極體秘話筒鎮(zhèn)的工鄙作原腳理是某什么狂？有距何優(yōu)答點(diǎn)？利用弟電容文器充搖放電竭形成炒的充辣放電錢電流舍。薄問金屬禿膜M和固梅定電背極N形成站一個(gè)競電容隙器，陷被直榴流電傷源充譯電．全當(dāng)聲巴波使司膜片標(biāo)振動(dòng)認(rèn)時(shí)，焰電容枯發(fā)生嘩變化同，電筋路中能形成青變化涼的電結(jié)流，舟于是奏電阻R兩端運(yùn)就輸輕出了饞與聲州音變楊化規(guī)沈律相吸同的蜜電壓貧．優(yōu)燒點(diǎn)：鏡保真鍬度好梢。駐極賽體話倒筒的痛原理陶同電題容式受話筒背，只豈是其圍內(nèi)部題感受慈聲波鋒的是傾駐極陽體塑公料薄璃膜．動(dòng)優(yōu)點(diǎn)司：體盤積小您，重紗量輕邀，價(jià)墻格便系宜，毯靈敏班度高示，工呀作電李壓低季。演示補(bǔ)實(shí)驗(yàn)帥：按照顧如圖鞭所示遠(yuǎn)的連慢接駐或極體登話筒堤的工尊作電今路，棄話筒輸?shù)妮敒槌龆藫芙?jīng)過功隔直港電容季接到瀉示波鋸器。搶對著眉話筒卸喊話明，觀向察示聯(lián)波器噴的熒昌光屏厭上的族波形村，再逮用另完外一袍人同僚樣對同話筒翁喊話鍬，比祥較兩犧次聲硬音產(chǎn)說生的椅波形振有什吹么不噴一樣餅。R2.7kΩC10μFE6vy輸入駐極體話筒地溫度紛傳感缸器的撈應(yīng)用——電熨醉斗溫控蕉開關(guān)因：取一菊個(gè)報(bào)傭廢的脊日光本燈啟輝器沸，去顫掉外點(diǎn)殼，權(quán)敲碎氖泡車的玻逼璃，各可以府看到一個(gè)U型的隆雙金慕屬片略，雙金汁屬片船的旁雙邊有戶一根直立殊的金擱屬絲遠(yuǎn)，兩販者構(gòu)成一攪對觸險(xiǎn)點(diǎn)，繡常溫景下觸點(diǎn)是蹈分離呼的，補(bǔ)用火罰焰靠近金彼屬片蝴，可謎以看清到雙金屬重片的邁形狀邊變化學(xué)，與絹金屬帽絲接湯觸，嗚熄滅咳火焰朵，雙附金屬已片逐漸季恢復(fù)班原狀講，兩蛇個(gè)觸創(chuàng)點(diǎn)分雪離。把這駕個(gè)啟街動(dòng)器乘用到姐溫控山開關(guān)放，可汽以控懲制小森燈泡慶的亮奴和滅牢。U形動(dòng)觸片靜觸片氖泡圖1思考與偽討論：（1）常狀溫下咽，上端、下常觸點(diǎn)耕應(yīng)是依接觸轉(zhuǎn)的還犧是分寄離的忘？當(dāng)鴨溫度攔過高青時(shí)，守雙金攏屬片季將怎霞樣起慈作用說？常溫裂下，參上、娘下觸陪點(diǎn)應(yīng)血是接款觸的好，但炊溫度概過高菌時(shí)，由于陪雙金芳屬片挽受熱富膨脹按系數(shù)贈不同法，上絕部金裝屬膨帥脹大殖，下部金鄰屬膨展脹小藏，則論雙金耍屬片導(dǎo)向下穴彎曲蓮，使槳觸點(diǎn)記分離鵝，從而切衣斷電咳源，端停止聞加熱潑．溫差度降抵低后摘，雙奴金屬錢片恢腸復(fù)原狀，懲重新疲接通稠電路貍加熱漏，這尤樣循湊環(huán)進(jìn)屋行，佳起到器自動(dòng)霉控制溫度乓的作播用．（2）熨只燙棉塘麻衣其物和贈熨燙絮絲綢并衣物辦需要肅設(shè)定不傭同的兇溫度謹(jǐn)，這具是如搖何使守用調(diào)指溫旋既鈕來姜實(shí)現(xiàn)肥的？熨燙縣棉麻飼衣物押和熨彩燙絲孟綢衣栗物需夾要設(shè)竹定不去同的浙溫度渣，此時(shí)蛾可通哲過調(diào)耕溫旋閑鈕調(diào)顫節(jié)升島降螺加絲，湖升降腳螺絲蛛帶動(dòng)彈性蠟鋼片住升降搖，從根而改尤變觸瞞點(diǎn)接座觸的培難易扣，達(dá)價(jià)到控制在央不同幫溫度瓜的目瘦的．溫度捧傳感膝器的洋另一爆應(yīng)用——電冰鴿箱的促溫控她裝置如圖販所示炕是某至種電勵(lì)冰箱廊內(nèi)溫?cái)y度控制牢器的護(hù)結(jié)構(gòu)靠，銅銳質(zhì)的傾測溫著泡1，細(xì)管2和彈儲性金重屬膜飄盒3連成努密封的補(bǔ)系統(tǒng)巖，里灑面充她有氯穴甲烷正盒它的瘡蒸汽喜，構(gòu)鄙成一形個(gè)溫假度傳遼感器，環(huán)膜盒3為扁巧圓形期，右夏表面燙固定，敲左表慮面通甜過小皂柱體朗與彈巡壽簧片4連接謀，盒刺中氣關(guān)體的綿壓強(qiáng)美增大刻時(shí)，恒盒體笛就會織膨脹揪，測虹溫泡1安裝混在冰打箱的葡冷藏認(rèn)室中咱。5、6分別判是電披路的考動(dòng)觸貸點(diǎn)盒壁靜觸點(diǎn)，謀控制舉制冷眾壓縮武機(jī)的腐工作星，拉蔑簧7的兩勵(lì)端分全別連潛接到法彈簧片4盒連捐桿9上。謀連桿9的下昏端是宜裝在風(fēng)機(jī)箱到上的勿軸。教凸輪8是由設(shè)夸定溫受度的例旋鈕房誠控制隨的，柴逆時(shí)鮮針旋友轉(zhuǎn)時(shí)兄凸輪蚊連桿羽上端匯右移，匙從而險(xiǎn)加大稈對彈養(yǎng)簧7的拉補(bǔ)力。電冰忙箱溫慰控裝摟置的移工作基原理益是什半么？自動(dòng)活控溫獎(jiǎng)原理如圖情所示頁是某壘種電喉冰箱稻內(nèi)溫遮度控開制器貌的結(jié)孟構(gòu)，疲銅制窄的測希溫泡1、細(xì)騾管2和彈催性金瀉屬膜附盒3連通投成密務(wù)封的垂系統(tǒng)掃，里鏟面充系有氯性甲烷縣和它際的蒸關(guān)汽，課構(gòu)成倒了一玻個(gè)溫遙度傳拳感器規(guī)，膜搖盒為驗(yàn)扁圓惜形，蓄右表混面固枯定，癥左表例面通主過小霞柱體孟與彈攤簧片4連接輔，盒牢中氣梳體的脫壓強(qiáng)巾增大踩時(shí)，搖盒體死就會樓膨脹掀，測侵溫泡1安裝報(bào)在冰答箱的吉冷藏慨室中帝。5、6分別憑是電承路的頃動(dòng)觸牧點(diǎn)和縫靜觸勢點(diǎn)，任控制已制冷教壓縮雀機(jī)的督工作晴，拉精簧7的兩異端分廉別連誕接到派彈簧桃片和搖連桿9上，忽連桿9的下羊端裝飯?jiān)跈C(jī)患箱上蠟的軸說，凸垂輪8是由須設(shè)定挑溫度汪的旋踢鈕控駁制的灑，逆沖時(shí)針話旋轉(zhuǎn)腎時(shí)凸蛇輪連坡桿上慣端右稍移，艇從而駝加大紙對彈炎簧7的拉男力。物當(dāng)冷容藏室枕里的感溫度桐升高線時(shí)，1、2、3中的喜氯甲爪烷受攻熱膨屯脹，師彈性街金屬販膜盒3的左交端膨綱脹，猴推動(dòng)直彈簧刑片4向左鴉轉(zhuǎn)動(dòng)貞，使5、6接觸礙，控