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第二节 传感器的应用（一）,第六章 传感器,传感器应用的一般模式：,一.力电传感器的应用电子称,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？,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,例1：（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 ( ) A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化 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,例2:(1)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,D,(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U0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。,解：a=2kS/m, S=ma/2k,U=U0 Rx / R = U0 S / L,=maU0 / 2kL,=mU0 a / 2kLa,例3: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。,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r1,U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l, U= Em 2 (k-m 2),二. 声传感器的应用话筒,（1）话筒的作用是什么？,（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。,阅读教材并思考,声音信号转化为电信号,膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。,（3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？,（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？,利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压优点：保真度好。,驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。,例题4：（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5：如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（ ） （A）距离变化 （B）正对面积变化 （C）介质变化 （D）电压变化,A,三温度传感器的应用电熨斗,（1）常温下，上、下触点应是接触的还是 分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ （2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设 定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？,思考与讨论：,本节课主要学习了以下几个问题： 1、力传感器的应用电子秤 2、声传感器的应用话筒 3、温度传感器的应用电熨斗 力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动控制.,小结：,一.力电传感器的应用,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）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。,1.测质量,2.测 力,3.测物体加（角）速度,4.测 位 移,声电传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器，常见的电容式话筒和动圈式话筒都是声电传感器。,二. 声传感器的应用话筒,三.热电传感器,热电传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化（如热胀冷缩）达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化（如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小）达到转换信号的目的。,
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