传感器应用课件

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。传感器应用的一般模式一、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？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ABD

2：（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B1、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金属板金属膜振动膜外电路图5例题：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A3、驻极体话筒：它由内部的驻极体塑料膜感受声波，其工作原理与电容式话筒类似，但是工作的电压只须3～6V，＋＋＋－－－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：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？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/℃Rt2t1ADM2.冰箱温呈度控制吸器(问题矿与练种习1)4、弹簧片1、测温泡2、细管3、弹性金属盒5、动触点6、静触点7、拉杆8、凸轮9、连杆思考幸与讨利论：1、为明什么娱温度慎较高熄时压句缩机迎自动块工作祖，达尚到设祝定低艰温后性就自迫动停鸽止工私作？2、凸叛轮为跟什么妈可以亭改变份设定留的温遍度？氯甲该烷及欠它的律蒸气3、恒温妙箱温控蜻器(问题辜与练皆习3)思考逼与讨小论：1、应职该把喷恒温卖箱中岂的加净热器蝇接在A、B还是C、D之间摩呢？2、要蝴使箱迅内温满度保光持100悬℃，可鬼变电撤阻R′值应调孔节多大树？感温段铁氧夹体的断“居形里点闸”：感温铁楚氧体在仰常温下皱具有铁及磁性，眉但温度凳升高到103避℃时便奖失去槽了铁灵磁性除，这腔个温胞度称冤为这隔种材敌料的辱“居奇里温还度”哄或“疾居里柱点”巧。4.电饭炕锅电饭泻锅的善构造思考诞与讨兔论：●开始曾做饭挠时为旱什么否要压酸下开耳关按两钮？●若用电谅饭锅烧浆水，水哄在沸腾暮以后是猴否会自漂动断电此？5、测激温仪用温蒸度传完感器盆可以勿把温念度转飞换为糟电信宵号。森测温卖元件躬可以回是热蛮敏电示阻、栗金属暑热电包阻、校热电取偶、捉红外小线敏骗感元敞件等售。电信棉号可丘以远按距离届输送纺，因鄙而温听度传眠感器帅可以早远距四离读察取温鼠度。热电经偶：投将两堂种不仅同材沃料的计导体法或半忘导体A和B焊接皇起来冲，构结成一适个闭念合回申路，付当导讽体A和B的两亡个焊薄接点1和2之间存完在温差笛时，两舱者之间蛾便产生邻电动势,因而在白回路中机形成一解定大小娇的电流,这种调现象振称为裹热电铸效应仙。热孤电偶岛就是贸利用丸这一矛效应丛来工粥作的瓜。将微镰机辅巨助实汪验系气统所临配的冶温度或传感忙器与傻计算活机连滴接，象可以洁实现设数据围采集辽、处愈理、巾画图毛的智筒能化眠功能滋。四、掀光传困感器传的应扭用——1达.鼠标器鼠标案中的动红外唤接收秃管就辩是光嫁传感边器。糕鼠标胳移动淡时，弦滚球瓣带动x、y方向两急个码盘共转动，钩红外管史接收到姑一个个唱红外线耐脉冲。宿计算机耕分别统队计x、y两个方圣向上的悼脉冲信跳号，就盼能确定利鼠标的划位置。2.火灾报讨警器光电失三极慌管是个烟雾园火警廉报警泥器中毅的光客传感岁器。泊平时网，发笼光二访极管负发出踏的光肯被不煤透明南挡板脸挡住折。当迎有烟慎雾时是，烟止雾对乓光有克散射队作用世，光姻电三扮极管括接收呢到散渣射光避，电未阻变浇小，桌使报摄警电篇路工篮作。小罩结1、温度传感谜器的应辛用（1）电饭锅（2）测温仪2、光传感际器的应肤用（1）鼠标器（2）火灾报热警器温度旷传感舅器的遍应用【例1】如图锹甲为趣在温英度为10℃左右乱的环纵境中趴工作木的某渗自动柜恒温煤箱原袜理简挥图，灾箱内卵的电愿阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt为热悉敏电兽阻，柿它的驰电阻千随温岔度变丑化的伯图线晴如图顽乙所筒示．们当a、b端电氏压Uab<0时，电换压鉴别晌器会令总开关S接通，访恒温箱焦内的电顿热丝发梁热，使竹箱内温降度提高抱；当Uab>0时，电笋压鉴别蜘器使S断开即，停窝止加裤热，彼恒温热箱内绪的温乳度恒锤定在___邀___忙___遗℃．35解：设工电路两吗端电压父为为U，当Uab=0时，有解得Rt=20kΩ由图柳乙可期知，荐当Rt=20kΩ时，t=35℃．03年上海沉高考18、图1为某一巨热敏电夸阻R(电阻利值随反温度鹅的改汗变而精改变梯，且描对温由度很络敏感)的I-U关系曲袭线图。⑴为舱了通由过测久量得失到图1所示I-U关系的扁完整曲钓线，在范图2和图3两个俊电路夫中应杀选择姓的是呢图；简要烘说明理西由：。（电牧源电动先势为9V，内阻位不计仙，滑匪线变果阻器野的阻迅值为0-亦10抵0Ω）⑵在图4电路税中，睛电源涉电压舞恒为9V，理现想电慕流表响读数次为70m再A，定值支电阻R1=2旷50调Ω。由热敏郑电阻的I-U关系赌曲线少可知煮，热猎敏电桂阻两粘端的疾电压尤为___奸___益__V；电阻R2的阻雾值为Ω。⑶举出膊一个印可以妄应用纵热敏笼电阻睁的例辈子：___吩___图___逐___拼_。2电压涝可从0V调到所斤需电压舒，调节熔范围较批大解:⑵饿I1=9/怀250丽=0.苏036拖A=3背6mA器I2=3字4m糕A由图1得UR=5剂.2剂V5.吼2R2=(9澡-5.该2)车/0菠.03刮4=1鸭11.殖8Ω11隆1.瓶6—残11肚2.仆0热敏温海度计VA图2VA图3I/mAU/V1234567500图110203040AR1R2热敏电阻图4R9V光传感龟器的应氏用【例2】如图算所示员为一让实验甚小车赵中利萍用光狱电脉兽冲测隔量车悲速和惯行程分的装穿置示倒意图置。A为光源惭，B为光价电接烧收器执，A、B均固定完在车身蔑上，C为小车郊的车轮恭，D为与C同轴相间连的齿摘轮。车饥轮转动尘时，A发出锣的光斤束通值过旋集转齿赛轮上性齿的势间隙当后变姜成脉沟冲光放信号泼，被B接收并依转换成虚电信号剃，由电耐子电路薄记录和接显示。堡若实验润显示单鸽位时间架内脉冲您数为n，累袭计脉摆冲数绵为N，则摩要测升出小券车的接速度吹和行车程还桌必须床测量光的物炉理量办和数收据是，小箱车速兼度的个表达数式为v=；行欠程的专表达宰式为=。车轮驾的半肃径R和齿轮轮P光束役原来旁是连坚续的悄，是乏转动乱的齿腊轮使背光束光变为副脉冲暖，因推此脉赤冲情漫况必谨定与附齿轮稿（或更车轮袜）的丈转动桃有关怒，也抛就与胖速度垫和行译程有帐关。根据速形度的意厉义和车辣正常行借驶的情轿况，应刊有v=2采πR云f，其中R为车融轮的我半径者，f为单位磨时间内帽车轮转杂过的圈缘瑞数；若欢车轮的画齿数为P，则占转一晶圈应肥有P个脉琴冲被B接收杂到，比因此律有拖代入努上式执，有同样争，根旺据行糠程的址意义绸，应左有，在其中f为整个塔行程中肾车轮转耕过的圈鲜数；而凝，所忆以可见，罚还必须藏测量的替物理量董和数据南是车轮拼的半径R和齿衰轮齿巾数P，速今度和离行程锻的表共达式柴如上厚面两纠式所廊示。3.如图所参示为光砍敏电阻粉自动计答数器的瓶示意图午，其中A是发光屿仪器，B是传送犹带上物逮品，R1为光敏钞电阻，R2为定佳值电朝阻，剂此光律电计蛮数器都的基绝本工毁作原搞理是屯（样）（A）当有始光照射R1时，喷信号绳处理托系统溪获得红高电梅压（B）当周有光赛照射R1时，信端号处理表系统获残得低电绕压（C）信潜号处西理系轰统每窑获得宴一次肥低电柿压就亚记数趋一次（D）信穴号处飞理系乎统每己获得绣一次搜高电显压就橡记数锹一次BDR2AR1信号处理系统图3B力电转换器＋＋－－输出输入受压面4：某学生弃为了测拢量一个林物体的炼质量，缴找到一主个力电挠转换器装，该转抄换器的洒输出电容压正比南于受压捆面受到共的压力范（比例龟系数为k）如图犹所示，腿测量时励先调节况输入端灰的电压佣，使转拘换器空屋载时的趟输出电凳压为0；而锦后在无其受底压面鲁上放壁上物柄体，倍即可浩测得状与物免体的通质量集成正药比的论输出野电压U。现有循下列怜器材吧：力珍电转六换器喘、质刘量为m0的砝骆码、线电压立表、证滑动粒变阻糠器、派干电渴池一蹈个、平电键缴及导锯线若积干、罪待测比物体疤（可姨置于佳力电头转换熟器的召受压怨面上播）。黄请完轧成对帝该物朴体的姑测量m。（1）设兔计一电个电抱路，拦要求柳力转裤换器亡的输按入电阀压可辫调，控并且辞使电绳压的号调节们范围再尽可败能大挠，在呜方框近中画脉出完疯整的尺测量犹电路翁图。（2）简恐要说枪明测辈量步美骤，胁求出充比例功系数k，并测低出待测创物体的昨质量m。（3）请设抛想实验眼中可能域会出现睬的一个懂问题。力电转换器＋＋－－输出输入受压器SVR解析僚：蜻（1）设计叨的电路称图如图勤所示，阔输入电档压采用低分压接誓法目的料是让电伏压可调阶范围尽默可能大升。（2）测污量步质骤：①调节滑岩动变阻叶器，使乘转换器佛的输出电电压为蚁零。②将质摧量为m0的砝锣码放斯在转抛换器础上，他记下重输出旬电压U0。③将待粥测物灭体放挽在转站换器前上，席记下插输出接电压U1，由U0=k邪m0g得k=U0/m0g，测唉得U1=km扣g，所以m=m0U1/U0。（3）可缎能出寸现的俘问题①因电孝源电做压不顽够而攀输出神电压调不果到零俭。②待测剑物体校质量眨超出纽奉转换兵器量算程。2.加速扑度计布问题拜与练盖习21、两云个电讨池的独电动头势一样大2、滑致片在街中间闯位置氧电压表的扒读数为倒零3、P点电势驶高与Q点时，指束针向右增偏转练习：惯性喘制导姜系统斧已广漏泛应黄用于详导弹战工程践中，询这个淘系统配的重泛要元厌件是慢加速握度计课。加阳速度玩计的点构造玻和原耻理的杰示意疤图如率图示品，沿耳导弹向长度序方向辰安装甘的固警定光它滑杆饥上套幸一个搭质量衫为m的滑块早，滑块狱的两侧累分别与摆劲度系慨数均为k的弹属簧相葡连，全两弹柄簧的叫另一锈端与卷固定落壁相仰连。秩滑块很原来瓶静止陷，弹出簧处反于自然败长度。滑块至上有指践针，可篇通过标忙尺测出马滑块的拳位移，笨然后通乞过控制币系统进蚂行制导冒。设某俘段时间拒内导弹餐沿水平湿方向运卡动，指肢针向左斜偏离O点的距吼离为S，则嗓这段锄时间渣内导水弹的张加速涂度贤（蓄）A.方向向下左，大活小为kS挪/mB．方楼向向夸右，角大小危为kS泊/mC．方向讯向左，原大小为2k批S/mD.方向挽向右悼，大糕小为2k仿S箱/m01010UPD(2舞)若电岭位器侦（可自变电游阻）镇总长涛度为L，其电阻见均匀，卡两端接铜在稳压拴电源U0上，纸当导边弹以铺加速晌度a沿水平赚方向运眨动时，拣与滑块泳连接的物滑动片P产生堤位移备，此侦时可邻输出椒一个而电信尼号U，作为欢导弹假惯性振制导删系统才的信家息源活，为鸟控制欠导弹舱运动束状态宇输入行信息劈燕，试轻写出U与a的函数学关系式绕。01010UPU0解：a=2器kx/额m∴x=边ma腐/2盆kU=U0Rx/R梯=夕U0x筒/乓L=m笛aU0/谢2k窜L=mU0a/扭2k认L∝a练习:可测鹅量飞哗机、浪航天姐器、锻潜艇侦的转但动角迅速度,其结总构如丹图所虎示。堪当系耕统绕但轴OO虽′转动时洗，元件A发生位遍移并输钥出相应驶的电压早信号，份成为飞挎机、卫横星等的螺制导系绳统的信酬息源。他已知A的质量班为m，弹簧的者劲度系饰数为k、自然长竹度为l，电源的拘电动势驼为E、内阻不尤计。滑垫动变阻复器总长让也为l，电阻分象布均匀裕，系统赵静止时P在B点，争当系抱统以耳角速蜘度ω转动纸时，果试写舞出输女出电扭压U与ω的函数帐式。A

S

PCBωOO′输出电压U解：设弹汁簧伸长x扣,则kx=m病ω2(l+x)∴x=性m矛ω2l／(限k-巨mω2)设滑动梨变阻器把单位长循度的电嗓阻为r1U=IRx=Ex爹r1/lr1=E踪蝶x/l∴U=Emω2／(k-景mω2)练习极、用如斗图所嫁示的坛装置熟可以沙测量板汽车门在水打平路速面上吓做匀影加速坦直线敬运动萌的加健速度旦．该租装置乌是在虎矩形峡箱子膜的前勿、后盐壁上视各安采装一委个由盛力敏多电阻惩组成城的压抽力传饺感器殿．用块两根卫相同岔的轻顾弹簧程夹着示一个临质量导为2.0乔kg的滑湖块可昌无摩姑擦滑挂动，扯两弹港簧的私另一鄙端分盯别压廉在传据感器a、b上，袄其压比力大靠小可恼直接谦从传哄感器萄的液普晶显省示屏芝上读肉出．呼现将朵装置戴沿运括动方粪向固遣定在镜汽车拾上，于传感甜器b在前概，传柿感器a在后．增汽车静佣止时，理传感器a、b在的蝴示数甚均为10泻N（取g=10哥m／s2）．（1）若完传感周器a的示勉数为14抹N、b的示数翠为6.训0私N，求此闹时汽车嘴的加速烟度大小却和方向粘．（2）当汽垄车以怎后样的加津速度运动时阻，传感旦器a的示能数为景零．解：道（1）如图瓦所示，描依题意筒：左侧残弹簧对呜滑块向炕右的推焦力F1=14远N，右侧服弹簧对孔滑块的土向左的败推力F2=6托.0否N．滑施块所摇受合掉力产肠生加救