传感器的应用

2传感器的应用一、传感器工作的一般模式传感器放大转换________________（指针式电表数字屏）计算机系统执行机构显示器电路二、传感器的应用实例1、力传感器的应用——电子秤应变式力传感器二、传感器的应用实例1力传感器的应用——电子秤（小结）1组成及敏感元件：由金属梁和_______组成，敏感元件是_______。2工作原理：3作用：应变片将物体_____这个力学量转换为电压这个电学量。4应用：电子秤。应变片应变片形变2温度传感器的应用——电熨斗膨胀系数103℃103℃3光传感器的应用——火灾报警器

平时发光二极管LED发出的光线因挡板照射不到光电三极管上，光电三极管的电阻较大；当烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化而发出警报。例1：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）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m0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，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传感器的应用1设计电路如图

2测量步骤与结果:①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零,②将砝码放在转换器上,记下输出电压U0,③将待测物放在转换器上,记下输出电压U由U0=m0g,得=U0/m0gU=mg,所以m=m0U/U0例题2：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中，电阻丝单位长度的电阻为，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数为I’，此时风力大小为F，试写出：

①风力大小F与θ的关系式；②风力大小F与电流表示数I’的关系式。③此装置所测定的最大风力是多少？R0OPDBθCA电源参考答案：例3：将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=20m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，，。取g=10m/s21若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况。2要使上顶板传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？m原来（1）（2）解：mF=10NF1=6Nmga向上做匀减速运动a向下a=2m/s2mgF1-F=mam=FmgF2a2上顶板示数是下底板示数的1/2弹簧长度不变F=10NF2=5NmgF2-F=ma2a2=0静止或匀速运动Fmga3上顶板示数为零，则弹簧变短F≥10NF3=0F–mg=ma3a3≥10m/s2向上加速或向下减速，加速度a≥10m/s2。例1：如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，当温度低于70℃时会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1＝R2＝500Ω，计算加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计。（1）分析电饭煲的工作原理。（2）计算加热和保温两种状态下消耗的电功率之比。（3）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？温度传感器的应用参考答案：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态。（2）P1∶P2==12∶1（3）如果不闭合开关S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到80℃。例2：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t1不变D．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1到t2之间的某一值不变t/℃Rt2t1AD例3：用如图示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。aedcbt例1：如图示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于Ω档，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断（）Aθ′=θBθ′<θCθ′>θD不能确定θ和θ的关系′θB光传感器的应用例2：用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（）A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器A例3：如图所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数n，累积脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理数据；小车速度的表达式为V＝＿＿＿＿＿＿；行程的表达式为s＝＿＿＿＿＿＿．2πRn/P2πRN/P车轮的半径R和齿轮的齿数P电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传感器。例1：随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为（）A改变了湿度B改变了温度C改变了磁场D改变了电容D电容传感器的应用例题2：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