高中物理6.4 传感器的应用和简单设计a课件人教版选修32.ppt

传感器应用习题 江苏省淮安中学周卫星 1 加速度计是测定物体加速度的仪器 现代科技中 它已成为导弹 飞机 潜艇制导系统的信息源 如图所示为应变式加速度计 当系统加速时 加速度计中的滑块也处于加速状态 滑块由两根相同的弹簧连接并架在光滑支架上 支架与待测系统固定在一起 滑块下端滑动臂可在滑动变阻器上无摩擦水平滑动 当系统加速时滑块发生位移 并转换成电信号输出 已知滑块的质量为m 每根弹簧的劲度系数为k 电源的电动势为 且内阻不计 滑动变阻器的总阻值为r 且总电阻有效长度为l 静态时 两弹簧恰好为原长 滑动变阻器的滑动触头位于正中间 并且此时加速度计的输出电压为零 1 假定待测系统的加速度大小为a 方向向左 求敏感元件发生的位移 2 求用输出信号的电压u来表示待测系统加速度a的表达式 总结 1 传感器作用之一 把非电学量按一定规律转化为电学量 所谓转换规律就是建立起非电学量和电学量之间的关系 而这种类型的题目正是求解了传感器的转换规律 如热敏电阻等 2 特点 起点高 落点低 3 求解思路 分析题义 寻求联系 其它情形一 其它情形二 1 如图所示为应变式加速度计 当系统加速时 加速度计中的滑块也处于加速状态 滑块由两根相同的弹簧连接并架在光滑支架上 支架与待测系统固定在一起 滑块下端滑动臂可在滑动变阻器上无摩擦水平滑动 当系统加速时滑块发生位移 并转换成电信号输出 已知滑块的质量为m 每根弹簧的劲度系数为k 电源的电动势为 且内阻不计 滑动变阻器的总阻值为r 且总电阻有效长度为l 静态时 两弹簧恰好为原长 滑动变阻器的滑动触头位于正中间 并且此时加速度计的输出电压为零 1 假定待测系统的加速度大小为a 方向向左 求敏感元件发生的位移 2 求用输出信号的电压u来表示待测系统加速度a的表达式 思考一 位移传感器 思考二 角速度仪 位移传感器 2 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 与u的函数式 3 如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图 图中p为金属球 悬挂在一细长裸金属丝下面 o是悬挂点 r0是保护电阻 cd是水平放置的光滑电阻丝 与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触 无风时细金属丝与电阻丝在c点接触 此时电路中的电流为i 有风时细金属丝将偏转一角度 与风力大小有关 细金属丝与电阻丝在c 点接触 已知风力方向水平向左 oc h cd l 球的质量为m 电阻丝单位长度的电阻为k 电源内电阻和细金属丝电阻均不计 金属丝偏转 角时 电流表的示数为i1 此时风力大小为f 试写出 风力大小f与 的关系式 风力大小f与电流表示数i的关系式 此装置所测定的最大风力是多少 4 用传感器进行自动控制时 常常要用到继电器 如图所示为初中学过的继电器原理示意图 其中l是电磁铁 当ab间接通电源后 衔铁s被吸引向下 这样 ce由原来闭合接通的状态变为断开 而cd则由原来断开的状态变为闭合接通 通常将传感器 低压电源接入与电磁铁l相连的ab回路来执行对继电器的控制 而cde回路则用来执行对有关电器的控制 试设计一个用光敏电阻来控制路灯的实验电路 要求是光暗时灯亮 光亮时灯熄 可供选择的仪器如下 光敏电阻 小灯泡 学生用电源 继电器 滑动变阻器 开关 导线 总结 1 传感器的作用之二 或把非电学量转换为电路的通断 而这些简单的电路设计基本上就是为电路提供能够控制通断的开关 如电熨斗等 2 特点 探究性强 能力要求相对较高 3 解题思路 明确目的 分清控制电路和工作电路 分析原理 解答 5 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 答案展示 6 请你设计一个电热水器的控制方案 要求水烧开时自动断电 而在水温低于沸点约10