《传感器的应用》PPT课件

6.2传感器的应用,传感器应用的一般模式,一、力传感器的应用电子秤,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.,装置:力传感器元件:金属梁和应变片,一、力传感器的应用电子秤,金属梁,两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化,1.电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的?,3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？,2.简述力传感器的工作原理.,装置:力传感器组成:金属梁和应变片,一、力传感器的应用电子秤,两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化,二、声传感器的应用话筒,阅读教材有关内容，思考并回答:（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。（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？,话筒的作用是把声信号转化为电信号,二、声传感器的应用话筒,膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生随声波变化的感应电流。,1、动圈式话筒：,音圈,二、声传感器的应用话筒,金属膜片,永久磁铁,工作原理:电磁感应.,2、电容式话筒：,原理:Q是绝缘支架,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,于是电阻两端就输出了与声音变化规律相同的电压.,优点：保真度好,绝缘支架,薄金属膜,固定电极,3、驻极体话筒：原理:电介质极化.(它由内部的驻极体塑料膜感受声波.工作电压:36V.),特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上,驻极体,空隙,较弱的声音,扩音器,扬声器,1.话筒的作用是把_信号转化为_信号。,2.动圈式话筒的工作原理：,声音,电磁感应,电,3.电容式话筒的工作原理：,电容发生变化,4.驻极式话筒的工作原理：,电介质极化,二、声传感器的应用话筒,三、温度传感器的应用:1.电熨斗,1.双金属片温度传感器,思考：双金属片温度传感器的作用是什么？,作用：控制电路的通断。,三、温度传感器的应用:1.电熨斗,原理:热胀冷缩常温下两触点分离。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。,(1)双金属片温度传感器,三、温度传感器的应用:1.电熨斗,电烫斗的构造：,(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用,(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用,思考与讨论：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？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？,三、温度传感器的应用:1.电熨斗,思考与讨论：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？,答：常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用,(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用,三、温度传感器的应用:1.电熨斗,思考与讨论：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？,答：熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的,(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用,三、温度传感器的应用:1.电熨斗,思考与讨论：1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？2、凸轮为什么可以改变设定的温度？,氯甲烷及它的蒸气,三、温度传感器的应用:2.电冰箱,思考与讨论：1、应该把恒温箱中的加热器接在A、B还是C、D之间呢？2、要使箱内温度保持100，可变电阻R值应调节多大？,三、温度传感器的应用:3.恒温箱,问题提出:电饭锅烧饭饭熟后会自动断开？而烧水时却不能自动断开为什么呢？,回顾在家煮饭的过程？,四、温度传感器的应用电饭锅,温度传感器的应用-电饭锅,1、感温铁氧体的特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。注意：这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。,思考：取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？,现象：当用电烙铁给铁氧体加热时，经过一段时间，铁氧体就会失去磁性。,2、电饭锅的原理,思考与讨论：,（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？,开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。,（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？,水沸腾后，锅内大致保持100不变。,（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？,饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热,（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？,如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不变，温度低于“居里点103”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103才能自动断电。,应用一、火灾报警器,1、结构图,2、工作原理：在没有发生火灾时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时，产生大量烟雾，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，就会发出警报。,五、光传感器的应用,五、光传感器的应用,1、机械鼠标器的主要构造图,应用二、鼠标器,2、工作原理：当鼠标在左面上滚动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。计算机分别统计X、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。,滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管,一、力传感器的应用电子秤二、声传感器的应用话筒三、温度传感器的应用1.电熨斗;2.电冰箱;3.恒温箱力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声信号转换为电信号;温度传感器常用做自动控制开关,小结:6.2传感器的应用(一),小结,四、温度传感器的应用,（1）电饭锅,（2）测温仪,五、光传感器的应用,（2）鼠标器,（1）火灾报警器,练习1.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）A.应变片常用半导体材料制成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,ABD,练习2:(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,练习3：电容式话筒将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,例题1：（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如右图示，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,加速度计,例2.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，沿导弹长度方向按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。1.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kS/mB方向向右，大小为kS/mC方向向左，大小为2kS/mD.方向向右，大小为2kS/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=U0Rx/R=U0S/L,=maU0/2kL,=mU0a/2kLa,光传感器的应用,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R1=20k，R2=10k，R3=40k，Rt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Uab0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,解：设电路两端电压为为U，当Uab=0时，有解得Rt=20k由图乙可知，当Rt=20k时，t=35,光传感器的应用,例2、如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。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，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是，小车速度的表达式为v=；行程的表达式为=。,车轮的半径R和齿轮P,光束原