简单传感器的应用教材ppt课件

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,*,传感器的应用,传感器的应用,一般情况下传感器产生的电压（流）等电学物理量的信号值都相当微弱的，难以带动执行机构去实现控制动作，所以一般都是将传感器和各种门电路、放大电路等结合在一起使用的。,一般情况下传感器产生的电压（流）等电学物理量的,传感器应用的一般模式,传感器应用的一般模式,一、力传感器的应用,1,电子秤,一、力传感器的应用1 电子秤,阅读教材，思考并回答问题：,（,1,）,电子秤使用的测力装置是什么？,它是由什么元件组成的？,（,2,）简述力传感器的工作原理。,（,3,）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？,阅读教材，思考并回答问题：（1）电子秤使用的测力装置是什么？,应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量（输出应变片上下表面的电压差值）,形变,（力学量）,电 压,（电学量）,转换,金属梁,应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量（输出应变,1,.,关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）,A.,应变片多用半导体材料制成,B.,当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小,C.,传感器输出的是应变片上的电压,D.,外力越大，输出的电压差值也越大,A B D,1.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（,简单传感器的应用教材ppt课件,简单传感器的应用教材ppt课件,1、动圈式话筒,：,膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生周期性变化的感应电流。,二、声传感器的应用,话筒,2、电容式话筒,：,金属膜片,M,和固定电极,N,形成一 个电容器,M,在声波作用下振动,电容器的电容作周期性变化，电阻,R,两端的电压也做相应的周期性变化。,绝缘支架,1、动圈式话筒：二、声传感器的应用话筒2、电容式话筒：绝,例题：（,2003,上海试题）唱卡拉,OK,用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是,(),A,该传感器是根据电流的磁效应工作的,B,该传感器是根据电磁感应原理工作的,C,膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变,D,膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势,B,例题：（2003上海试题）唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其,常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。,三、温度传感器的应用,1.,电熨斗,双金属片温度传感器,：,常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形,电烫斗的构造,思考与讨论：,常温下两触点是接触还是分离？,如何用调温旋钮来升高或降低电烫斗的工作温度？,电烫斗的构造思考与讨论：,练习、,如图所示是一种热敏电阻（,PTC,元件）的电阻,R,随温度,t,变化的关系图线，这种元件具有发热、控温双重功能常见的电热灭蚊器中就使用这种元件来加温并控制温度如果将该元件接到,220V,恒定电压下，则,A,通电后，其电功率先增大后减小,B,通电后，,其电功率先减小后增大,C,当其发热功率等于散热功率时，温度保持在,t,1,不变,D,当其发热功率等于散热功率时，温度保持在,t,1,到,t,2,之间的某一值不变,t,/,R,t,2,t,1,AD,练习、如图所示是一种热敏电阻（PTC元件）的电阻R随温,感温铁氧体的“居里点”,：,感温铁氧体在常温下具有铁磁性，但温度升高到,103,时便失去了铁磁性，这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”。,4.,电饭锅,电饭锅的构造,思考与讨论：,开始做饭时为什么要压下开关按钮？,若用电饭锅烧水，水在沸腾以后是否会自动断电？,感温铁氧体的“居里点”：4.电饭锅电饭锅的构造,5,、测温仪,用温度传感器可以把温度转换为电信号。测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶、红外线敏感元件等。,电信号可以远距离输送，因而温度传感器可以远距离读取温度。,5、测温仪用温度传感器可以把温度转换为电信号。测温元件可以是,热电偶：将两种不同材料的导体或半导体,A,和,B,焊接起来，构成一个闭合回路，当导体,A,和,B,的两个焊接点,1,和,2,之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。,热电偶：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个,将微机辅助实验系统所配的温度传感器与计算机连接，可以实现数据采集、处理、画图的智能化功能。,将微机辅助实验系统所配的温度传感器与计算机连接，可以实现数据,四、光传感器的应用,1.,鼠标器,鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标移动时，滚球带动,x,、,y,方向两个码盘转动，红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计,x,、,y,两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。,四、光传感器的应用1.鼠标器鼠标中的红外接收管就是光传感,2.,火灾报警器,光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器。平时，发光二极管发出的光被不透明挡板挡住。当有烟雾时，烟雾对光有散射作用，光电三极管接收到散射光，电阻变小，使报警电路工作。,2.火灾报警器光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器。平时,小 结,1,、,温度,传感器,的应用,（,1,）,电饭锅,（,2,）,测温仪,2,、,光,传感器,的应用,（,1,）,鼠标器,（,2,）,火灾报警器,小 结1、温度传感器（1）电饭锅（2）测温仪2、光传感器,温度传感器的应用,【,例,1】,如图甲为在温度为,10,左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻,R,1,=,20 k,，,R,2,=,10 k,，,R,3,=,40 k,，,R,t,为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当,a,、,b,端电压,U,ab,0,时，电压鉴别器使,S,断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在,_,35,温度传感器的应用【例1】如图甲为在温度为10左右的环境中工,解：设电路两端电压为为,U,，当,U,ab,=0,时，,有,解得,R,t,=,20 k,由图乙可知，当,R,t,=,20 k,时，,t=,35,解：设电路两端电压为为U，当Uab=0时，,力电转换器,输出,输入,受压面,4,：,某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（比例系数为,k,）如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为,0,；而后在其受压面上放上物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压,U,。,现有下列器材：力电转换器、质量为,m,0,的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量,m,。,（,1,）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。,（,2,）简要说明测量步骤，求出比例系数,k,，并测出待测物体的质量,m,。,（,3,）请设想实验中可能会出现的一个问题。,力电转换器输出输入受压面,力电转换器,输出,输入,受压器,S,V,R,解析：（,1,）设计的电路图如图所示，输入电压采用分压接法目的是让电压可调范围尽可能大。,（,2,）测量步骤：,调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。,将质量为,m,0,的砝码放在转换器上，记下输出电压,U,0,。,将待测物体放在转换器上，记下输出电压,U,1,，由,U,0,=km,0,g,得,k=U,0,/m,0,g,，测得,U,1,=kmg,，所以,m=m,0,U,1,/U,0,。,（,3,）可能出现的问题,因电源电压不够而输出电压,调不到零。,待测物体质量超出转换器量程。,力电转换器输出输入受压器SVR（2）测量步骤：调节,2.,加速度计 问题与练习,2,1,、两个电池的电动势,一样大,2,、滑片在中间位置电,压表的读数为零,3,、,P,点电势高与,Q,点,时，指针向右偏转,2.加速度计 问题与练习21、两个电池的电动势,练习：惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一个质量为,m,的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为,k,的弹簧相连，两弹簧的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，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离,O,点的距离为,S,，则这段时间内导弹的加速度 （）,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,0,10,10,U,P,D,练习：惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件,(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，与滑块连接的滑动片,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的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出,U,与,a,的函数关系式。,0,10,10,U,P,U,0,解,：,a=2kx/m,x=ma/2k,U=U,0,R,x,/R=U,0,x/L,=maU,0,/2kL,=mU,0,a/2kLa,(2)若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳,练习,:,可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴,OO,转动时，元件,A,发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知,A,的质量为,m,，弹簧的劲度系数为,k,、自然长度为,l,，电源的电动势为,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,的函数式。,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,的电阻为,r,1,U=IR,x,=Exr,1,/,l,r,1,=Ex/,l,U=Em,2,(k-m,2,),练习:可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。,练习、用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为,2.0 kg,的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器,a,、,b,上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器,b,在前，传感器,a,在后汽车静止时，传感器,a,、,b,在的示数均为,10 N,（取,g=,10 m,s,2,）,（,1,）若传感器,a,的示数为,14 N,、,b,的示数为,6.0 N,，求此时汽车的加速度大小和方向,（,2,）当汽车以怎样的加速度,运动时，传感器,a,的示数为零,练习、用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速,解：（,1,）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力,F,1,=14N,，右侧弹簧对滑块的向左的推力,F,2,=6.0 N,滑块所受合力产生加速度,a,1,，根据牛,顿第二定律有,得,a=4 m/s,2,a,1,与,F,1,同方向，即向前（向右）,（,2,）,a,传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力,F,1,/,=0,，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为,F,2,/,=20N,。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，,a,2,=10m/s,2,，方向向左,解：（1）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力 F1=,