高中物理选修传感器的应用课件

传感器的应用复习问题请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。传感器应用的一般模式：传感器转换或放大电路执行机构仪表显示微机系统力电传感器的应用——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？3、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1、电子秤的测力装置是力传感器，它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。2、在金属梁没有力的情况下，金属梁处于水平状态，梁的上下应变片的长度没变且相等，两应变片的电阻大小也相等，当给金属梁施加竖直向下的力时，金属梁会向下弯曲，使得金属梁上面的应变片被拉长，电阻变大，两端电压也变大，而下边的应变片被挤压收缩，电阻变小，两端的电压也减小，使得两应变片两端电压值不相等，存在差值，控制电路就通过这个差值，经过放大电路将差值信号放大，再在显示器上显示出数字，即力F的大小。练习1.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 （ ）A.应变片是由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例1:(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/m01010UPD(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。01010UPU0解：a=2kS/m∴S=ma/2kU=U0Rx/R=U0S/L=maU0/2kL=mU0a/2kL∝a力电转换器＋＋－－输出输入受压面例2：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k）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k，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＋＋－－输出输入受压器SVR解析矩：添（1）设夜计的户电路蝴图如选图所妄示，脂输入炉电压法采用武分压晒接法犹目的革是让尘电压库可调佣范围驾尽可敬能大货。（2）测抄量步予骤：①调池节滑距动变扣阻器丢，使波转换炭器的制输出什电压惕为零颗。②将循质量潮为m0的砝美码放井在转竭换器妖上，客记下贩输出托电压U0。③将疏待测挑物体卷放在寄转换送器上贵，记弦下输招出电令压U1，由U0=k最m0g得k=胜U0/m0g，测晓得U1=km皱g，所凡以m=眨m0U1/U0。（3）可检能出斜现的赢问题①因滋电源妙电压涨不够陕而输听出电杏压调不居到零营。②待忆测物鸦体质启量超稳出转兵换器分量程趟。声传酱感器贿的应妨用——话筒（1）话司筒的角作用民是什迟么？（2）说仔明动戴圈式璃话筒剪的工刑作原范理和劈燕工作弟过程杏。阅读目教材叶并思柱考声音系信号绕转化律为电漫信号膜片搁接收谊到声短波后妨引起秃振动也，连华接在设膜片允上的常线圈絮随着场一起滨振动伞，线就圈在堪永磁押体的滋磁场森里振膀动从魄而产助生感过应电趟流（笨电信碗号）饥，感抹应电注流的到大小功和方布向都婚变化岩，振鬼幅和像频率械的变恋化都并由声款波决瞧定，踏这个乒信号亦电流妙经扩越音器洒放大界后传趋给扬暖声器杀，从万扬声澡器中稿就发状出放浊大的宪声音献。（3）说软明电筑容式袋话筒馅的工戚作原崖理和芝工作朝过程朝。这养种话敢筒的积优点炕是什液么？金属板金属膜振动膜外电路（4）驻奴极体秘话筒镇的工鄙作原脚理是某什么狂？有距何优答点？利用弟电容文器充摇放电竭形成炒的充辣放电钱电流舍。薄问金属秃膜M和固梅定电背极N形成站一个竞电容隙器，陷被直榴流电伤源充译电．全当声巴波使司膜片标振动认时，焰电容枯发生哗变化同，电筋路中能形成青变化凉的电结流，舟于是奏电阻R两端运就输轻出了馋与声州音变杨化规沈律相吸同的蜜电压贫．优烧点：镜保真锹度好梢。驻极赛体话倒筒的痛原理陶同电题容式受话筒背，只岂是其围内部题感受慈声波锋的是倾驻极阳体塑公料薄璃膜．动优点司：体盘积小您，重纱量轻邀，价墙格便系宜，毯灵敏班度高示，工呀作电李压低季。演示补实验帅：按照顾如图鞭所示远的连慢接驻或极体登话筒堤的工尊作电今路，弃话筒输的输为出端拨经过功隔直港电容季接到泻示波锯器。抢对着眉话筒卸喊话明，观向察示联波器喷的荧昌光屏厌上的族波形村，再逮用另完外一袍人同僚样对同话筒翁喊话锹，比祥较两牺次声硬音产说生的椅波形振有什吹么不喷一样饼。R2.7kΩC10μFE6vy输入驻极体话筒地温度纷传感缸器的捞应用——电熨醉斗温控蕉开关因：取一菊个报佣废的脊日光本灯启辉器沸，去颤掉外点壳，权敲碎氖泡车的玻逼璃，各可以府看到一个U型的隆双金慕属片略，双金汁属片船的旁双边有户一根直立殊的金搁属丝远，两贩者构成一搅对触险点，绣常温景下触点是蹈分离呼的，补用火罚焰靠近金彼属片蝴，可谜以看清到双金属重片的迈形状边变化学，与绢金属帽丝接汤触，呜熄灭咳火焰朵，双附金属已片逐渐季恢复班原状讲，两蛇个触创点分雪离。把这驾个启街动器乘用到姐温控山开关放，可汽以控惩制小森灯泡庆的亮奴和灭牢。U形动触片静触片氖泡图1思考与伪讨论：（1）常状温下咽，上端、下常触点耕应是依接触转的还牺是分寄离的忘？当鸭温度拦过高青时，守双金拢属片季将怎霞样起慈作用说？常温裂下，参上、娘下触陪点应血是接款触的好，但炊温度概过高菌时，由于陪双金芳属片挽受热富膨胀按系数赠不同法，上绝部金装属膨帅胀大殖，下部金邻属膨展胀小藏，则论双金耍属片导向下穴弯曲莲，使桨触点记分离鹅，从而切衣断电咳源，端停止闻加热泼．温差度降抵低后摘，双奴金属钱片恢肠复原状，惩重新疲接通稠电路狸加热漏，这尤样循凑环进屋行，佳起到器自动霉控制温度乓的作播用．（2）熨只烫棉塘麻衣其物和赠熨烫絮丝绸并衣物办需要肃设定不佣同的凶温度谨，这具是如摇何使守用调指温旋既钮来姜实现肥的？熨烫县棉麻饲衣物押和熨彩烫丝孟绸衣栗物需夹要设竹定不去同的浙温度渣，此时蛾可通哲过调耕温旋闲钮调颤节升岛降螺加丝，湖升降脚螺丝蛛带动弹性蜡钢片住升降摇，从根而改尤变触瞒点接座触的培难易扣，达价到控制在央不同帮温度瓜的目瘦的．温度捧传感膝器的洋另一爆应用——电冰鸽箱的促温控她装置如图贩所示炕是某至种电励冰箱廊内温携度控制牢器的护结构靠，铜锐质的倾测温着泡1，细管2和弹储性金重属膜飘盒3连成努密封的补系统岩，里洒面充她有氯穴甲烷正盒它的疮蒸汽喜，构鄙成一形个温假度传辽感器，环膜盒3为扁巧圆形期，右夏表面烫固定，敲左表虑面通甜过小皂柱体朗与弹巡寿簧片4连接谋，盒刺中气关体的绵压强美增大刻时，恒盒体笛就会织膨胀揪，测虹温泡1安装混在冰打箱的葡冷藏认室中咱。5、6分别判是电披路的考动触贷点盒壁静触点，谋控制举制冷众压缩武机的腐工作星，拉蔑簧7的两励端分全别连潜接到法弹簧片4盒连捐杆9上。谋连杆9的下昏端是宜装在风机箱到上的勿轴。教凸轮8是由设夸定温受度的例旋钮房诚控制随的，柴逆时鲜针旋友转时兄凸轮蚊连杆羽上端汇右移，匙从而险加大秆对弹养簧7的拉补力。电冰忙箱温慰控装搂置的移工作基原理益是什半么？自动活控温奖原理如图情所示页是某垒种电喉冰箱稻内温遮度控开制器貌的结孟构，疲铜制窄的测希温泡1、细骡管2和弹催性金泻属膜附盒3连通投成密务封的垂系统扫，里铲面充系有氯性甲烷县和它际的蒸关汽，课构成倒了一玻个温遥度传拳感器规，膜摇盒为验扁圆惜形，蓄右表混面固枯定，症左表例面通主过小霞柱体孟与弹摊簧片4连接辅，盒牢中气梳体的脱压强巾增大踩时，摇盒体死就会楼膨胀掀，测侵温泡1安装报在冰答箱的吉冷藏慨室中帝。5、6分别凭是电承路的顷动触牧点和缝静触势点，任控制已制冷教压缩雀机的督工作晴，拉精簧7的两异端分廉别连诞接到派弹簧桃片和摇连杆9上，忽连杆9的下羊端装饭在机患箱上蜡的轴说，凸垂轮8是由须设定挑温度汪的旋踢钮控驳制的洒，逆冲时针话旋转肾时凸蛇轮连坡杆上惯端右稍移，艇从而驼加大纸对弹炎簧7的拉男力。物当冷容藏室枕里的感温度桐升高线时，1、2、3中的喜氯甲爪烷受攻热膨屯胀，师弹性街金属贩膜盒3的左交端膨纲胀，猴推动直弹簧刑片4向左鸦转动贞，使5、6接触碍，控