傳感器應(yīng)用課件

傳感器的應(yīng)用一般情況下傳感器產(chǎn)生的電壓（流）等電學(xué)物理量的信號值都相當(dāng)微弱的，難以帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)去實現(xiàn)控制動作，所以一般都是將傳感器和各種門電路、放大電路等結(jié)合在一起使用的。傳感器應(yīng)用的一般模式一、力傳感器的應(yīng)用——1電子秤閱讀教材，思考并回答問題：（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。（3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量（輸出應(yīng)變片上下表面的電壓差值）形變（力學(xué)量）電壓（電學(xué)量）轉(zhuǎn)換金屬梁1.關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是 （ ）A.應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小C.傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大ABD

2：（2003上?？碱}）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A.物體M運(yùn)動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B.物體M運(yùn)動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C.物體M不動時，電路中沒有電流D.物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)B1、動圈式話筒：膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電流。二、聲傳感器的應(yīng)用——話筒2、電容式話筒：金屬膜片M

和固定電極

N

形成一個電容器,M

在聲波作用下振動,電容器的電容作周期性變化，電阻R

兩端的電壓也做相應(yīng)的周期性變化。絕緣支架例題：（2003上海試題）唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是()A該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B

該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B金屬板金屬膜振動膜外電路圖5例題：如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的（）（A）距離變化（B）正對面積變化（C）介質(zhì)變化（D）電壓變化A3、駐極體話筒：它由內(nèi)部的駐極體塑料膜感受聲波，其工作原理與電容式話筒類似，但是工作的電壓只須3～6V，＋＋＋－－－特點(diǎn)：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，常用在盒式錄音機(jī)、聲控玩具等便宜的家電上常溫下兩觸點(diǎn)分離。溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點(diǎn)接觸。三、溫度傳感器的應(yīng)用——1.電熨斗雙金屬片溫度傳感器：電燙斗的構(gòu)造思考與討論：●常溫下兩觸點(diǎn)是接觸還是分離？●如何用調(diào)溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？練習(xí)、

如圖所示是一種熱敏電阻（PTC元件）的電阻R隨溫度t變化的關(guān)系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能．常見的電熱滅蚊器中就使用這種元件來加溫并控制溫度．如果將該元件接到220V恒定電壓下，則A．通電后，其電功率先增大后減小B．通電后，其電功率先減小后增大C．當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1不變D．當(dāng)其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1

到t2之間的某一值不變t/℃Rt2t1ADM2.冰箱溫度控制器(問題與練習(xí)1)4、彈簧片1、測溫泡2、細(xì)管3、彈性金屬盒5、動觸點(diǎn)6、靜觸點(diǎn)7、拉桿8、凸輪9、連桿思考與討論：1、為什么溫度較高時壓縮機(jī)自動工作，達(dá)到設(shè)定低溫后就自動停止工作？2、凸輪為什么可以改變設(shè)定的溫度？氯甲烷及它的蒸氣3、恒溫箱溫控器(問題與練習(xí)3)思考與討論：1、應(yīng)該把恒溫箱中的加熱器接在A、B還是C、D之間呢？2、要使箱內(nèi)溫度保持100℃，可變電阻R′值應(yīng)調(diào)節(jié)多大？感溫鐵氧體的“居里點(diǎn)”：感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，但溫度升高到103℃時便失去了鐵磁性，這個溫度稱為這種材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”。4.電飯鍋電飯鍋的構(gòu)造思考與討論：●開始做飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕？●若用電飯鍋燒水，水在沸騰以后是否會自動斷電？5、測溫氧儀用溫度魄傳感器淋可以把請溫度轉(zhuǎn)潛換為電獎信號。陜測溫元掙件可以思是熱敏種電阻、常金屬熱典電阻、遠(yuǎn)熱電偶暴、紅外雀線敏感微元件等淚。電信號消可以遠(yuǎn)孝距離輸菠送，因群而溫度室傳感器幸可以遠(yuǎn)稈距離讀南取溫度老。熱電握偶：蝕將兩吧種不賣同材秩料的頭導(dǎo)體聯(lián)或半憐導(dǎo)體A和B焊接起鐵來，構(gòu)買成一個纖閉合回兇路，當(dāng)至導(dǎo)體A和B的兩個丟焊接點(diǎn)1和2之間裕存在宴溫差逗時，筐兩者葬之間繭便產(chǎn)應(yīng)生電潮動勢,因而在烤回路中饞形成一運(yùn)定大小嚇的電流,這種現(xiàn)糊象稱為沿?zé)犭娦祽?yīng)。熱碎電偶就這是利用兩這一效好應(yīng)來工陪作的。將微斯機(jī)輔槽助實闖驗系堆統(tǒng)所亭配的邪溫度放傳感乒器與顛計算勇機(jī)連誘接，幣可以寄實現(xiàn)墨數(shù)據(jù)鼻采集縫、處果理、叨畫圖歌的智痰能化岔功能碰。四、光沒傳感器摩的應(yīng)用——1骨.鼠標(biāo)獅器鼠標(biāo)中炸的紅外袍接收管紫就是光嗚傳感器酬。鼠標(biāo)燦移動時只，滾球文帶動x、y方向白兩個微碼盤龜轉(zhuǎn)動蜘，紅巴外管段接收寨到一暈個個皇紅外繞線脈雨沖。蛛計算東機(jī)分眾別統(tǒng)閑計x、y兩個薦方向呀上的掠脈沖工信號哥，就昂能確軍定鼠怕標(biāo)的冒位置額。2.火災(zāi)現(xiàn)報警漂器光電捐三極獲管是扣煙霧浙火警豆報警憤器中泉的光度傳感議器。雨平時詳，發(fā)暮光二惑極管粥發(fā)出設(shè)的光偷被不奪透明矩?fù)醢逑飺踝尅．?dāng)因有煙量霧時秘，煙暴霧對漆光有齊散射劇作用日，光膝電三肉極管粒接收欣到散束射光勾，電錦阻變寺小，隨使報咐警電膠路工族作。小藏結(jié)1、溫度傳感器的應(yīng)垃用（1）電飯吃鍋（2）測溫亞儀2、光傳感器的應(yīng)用（1）鼠標(biāo)鍬器（2）火災(zāi)報藍(lán)警器溫度傳誕感器的順應(yīng)用【例1】如圖甲綠為在溫越度為10℃左右的默環(huán)境中窯工作的艦?zāi)匙詣舆t恒溫箱甘原理簡污圖，箱拍內(nèi)的電菊阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt為熱敏毒電阻，陰它的電否阻隨溫嗓度變化枯的圖線蘋如圖乙愿所示．引當(dāng)a、b端電罰壓Uab<0時，艷電壓井鑒別咬器會曉令開波關(guān)S接通，類恒溫箱路內(nèi)的電于熱絲發(fā)遍熱，使輛箱內(nèi)溫祝度提高仍；當(dāng)Uab>0時，拋電壓毛鑒別當(dāng)器使S斷開廊，停拜止加學(xué)熱，捧恒溫貌箱內(nèi)伏的溫?zé)┒群泔L(fēng)定在___偽___看___殃℃．35解：走設(shè)電周路兩扇端電瞇壓為灰為U，當(dāng)Uab=0時，有解得Rt=20kΩ由圖阿乙可堪知，粥當(dāng)Rt=20kΩ時，t=35℃．03年上壟海高圍考18、圖1為某筍一熱劍敏電滑阻R(電阻擠值隨豎溫度嘩的改腥變而食改變支，且女對溫勒度很吼敏感)的I-U關(guān)系包曲線喘圖。⑴為笑了通貨過測棵量得刃到圖1所示I-U關(guān)系燙的完鋼整曲吊線，是在圖2和圖3兩個電遇路中應(yīng)電選擇的蘿是圖；簡扣要說例明理斥由：。（電仆源電動陽勢為9V，內(nèi)阻不仔計，滑蘭線變阻組器的阻班值為0-1且00Ω）⑵在圖4電路中濫，電源鉛電壓恒域為9V，理楚想電彩流表病讀數(shù)這為70m迫A，定值冊電阻R1=25現(xiàn)0Ω。由熱敏即電阻的I-U關(guān)系曲京線可知礦，熱敏專電阻兩尤端的電功壓為___更___拐__V；電阻R2的阻值喬為Ω。⑶舉出究一個屬可以沉應(yīng)用庭熱敏眉電阻著的例菊子：___稈___顯___屯___懸_。2電壓可鄙從0V調(diào)到所良需電壓拔，調(diào)節(jié)銅范圍較礦大解:⑵躬I1=9范/2練50級=0級.0喇36漿A=奪36刊mA濤I2=34筍mA由圖1得UR=5.算2V5.侮2R2=(9脹-5.悶2)熄/0蟻.03半4=1痕11.漂8Ω11學(xué)1.昏6—視11外2.莖0熱敏興溫度攻計VA圖2VA圖3I/mAU/V1234567500圖110203040AR1R2熱敏電阻圖4R9V光傳感鏟器的應(yīng)攏用【例2】如圖所族示為一等實驗小固車中利虎用光電辛脈沖測殼量車速濟(jì)和行程堂的裝置稿示意圖甩。A為光廣源，B為光電預(yù)接收器顫，A、B均固礦定在罪車身巷上，C為小返車的框車輪煌，D為與C同軸輔相連屈的齒縱輪。補(bǔ)車輪荒轉(zhuǎn)動瞞時，A發(fā)出的跪光束通系過旋轉(zhuǎn)扇齒輪上偽齒的間侄隙后變濁成脈沖姑光信號熔，被B接收予并轉(zhuǎn)旬換成努電信恰號，王由電搬子電員路記慘錄和朵顯示駐。若叉實驗棕顯示雅單位傻時間促內(nèi)脈岔沖數(shù)扎為n，累煮計脈鐘沖數(shù)暢為N，則達(dá)要測晌出小攝車的立速度刊和行品程還錢必須宋測量栽的物吐理量濱和數(shù)何據(jù)是，小錘車速丑度的辜表達(dá)灣式為v=；行程鑼的表達(dá)稠式為=。車輪類的半近徑R和齒輪P光束原溫來是連肅續(xù)的，幅是轉(zhuǎn)動提的齒輪爭使光束筑變?yōu)槊}匠沖，因冤此脈沖勉情況必臣定與齒舍輪（或愛車輪）堵的轉(zhuǎn)動狐有關(guān)，漁也就與急速度和就行程有盆關(guān)。根據(jù)汪速度氏的意丘義和豈車正類常行萍駛的右情況碰，應(yīng)摔有v=2膠πR擴(kuò)f，其出中R為車輪共的半徑躺，f為單疫位時炊間內(nèi)擇車輪追轉(zhuǎn)過珠的圈犯數(shù)；掩若車孕輪的鏡齒數(shù)斯為P，則奧轉(zhuǎn)一雁圈應(yīng)轉(zhuǎn)有P個脈沖坑被B接收夢到，恭因此崖有劍代入年上式膜，有同樣水，根熔據(jù)行檢程的搞意義壁，應(yīng)壁有，原其中f為整個翼行程中推車輪轉(zhuǎn)煮過的圈靠數(shù)；而美，所山以可見宿，還枕必須性測量脅的物艇理量畝和數(shù)鞭據(jù)是即車輪傍的半煩徑R和齒輪賽齒數(shù)P，速度鏈和行程冠的表達(dá)馬式如上潛面兩式進(jìn)所示。3.如圖渡所示辨為光野敏電礦阻自毀動計不數(shù)器汁的示個意圖哈，其艦中A是發(fā)叨光儀套器，B是傳倚送帶研上物汗品，R1為光幼敏電絲式阻，R2為定靜值電閃阻，心此光猜電計個數(shù)器連的基騾本工悉作原掩理是真（驗）（A）當(dāng)兄有光類照射R1時，信線號處理歷系統(tǒng)獲哄得高電神壓（B）當(dāng)有威光照射R1時，信仿號處理秒系統(tǒng)獲摘得低電春壓（C）信策號處匙理系借統(tǒng)每敘獲得戴一次卵低電做壓就貼記數(shù)偵一次（D）信碰號處金理系狐統(tǒng)每孟獲得總一次父高電疾壓就解記數(shù)尖一次BDR2AR1信號處理系統(tǒng)圖3B力電轉(zhuǎn)換器＋＋－－輸出輸入受壓面4：某學(xué)攜生為眠了測上量一學(xué)個物宮體的袋質(zhì)量經(jīng)，找痛到一作個力扒電轉(zhuǎn)論換器舉，該呼轉(zhuǎn)換鴿器的細(xì)輸出稀電壓申正比粗于受咱壓面鵝受到護(hù)的壓特力（養(yǎng)比例值系數(shù)甲為k）如圖傭所示，造測量時趁先調(diào)節(jié)泊輸入端乖的電壓夾，使轉(zhuǎn)壟換器空仰載時的萄輸出電博壓為0；而杜后在膝其受效壓面惜上放分上物鍬體，財即可析測得乘與物鵝體的盟質(zhì)量吵成正門比的霸輸出歸電壓U。現(xiàn)有下搜列器材愉：力電傷轉(zhuǎn)換器機(jī)、質(zhì)量舍為m0的砝搭碼、鑰電壓滲表、邀滑動址變阻省器、呀干電閘池一廣個、丘電鍵混及導(dǎo)脾線若可干、捧待測石物體執(zhí)（可史置于型力電卷轉(zhuǎn)換槳器的博受壓于面上射）。狼請完躬成對晶該物鳴體的德測量m。（1）設(shè)鐵計一代個電億路，長要求扇力轉(zhuǎn)既換器悟的輸粥入電利壓可淘調(diào)，碼并且凝使電內(nèi)壓的斥調(diào)節(jié)跑范圍膀盡可炭能大時，在腳方框?qū)懼挟嫷食鐾暌庹耐葴y量仍電路剪圖。（2）簡要牽說明測裳量步驟劇，求出祝比例系懂?dāng)?shù)k，并測局出待測態(tài)物體的倒質(zhì)量m。（3）請設(shè)向想實驗壺中可能方會出現(xiàn)毅的一個戒問題。力電轉(zhuǎn)換器＋＋－－輸出輸入受壓器SVR解析：輪（1）設(shè)繡計的封電路亮圖如考圖所歌示，集輸入斑電壓伴采用麗分壓虧接法退目的饅是讓勁電壓掙可調(diào)栗范圍死盡可丈能大涉。（2）測捆量步兔驟：①調(diào)節(jié)修滑動脈變阻貢器，擾使轉(zhuǎn)承換器留的輸循出電僚壓為濾零。②將質(zhì)貍量為m0的砝碼斯放在轉(zhuǎn)君換器上鎖，記下脅輸出電認(rèn)壓U0。③將待測砌物體放忠在轉(zhuǎn)換養(yǎng)器上，間記下輸訪出電壓U1，由U0=k鳳m0g得k=朝U0/m0g，測脹得U1=km柳g，所以m=m0U1/U0。（3）可能賀出現(xiàn)的菠問題①因電勤源電元壓不偵夠而巖輸出致電壓調(diào)不饅到零賴。②待測物羊體質(zhì)量范超出轉(zhuǎn)帶換器量彩程。2.加速度玻計炭問題與友練習(xí)21、兩個來電池的功電動勢一樣甘大2、滑片煎在中間青位置電壓表的藍(lán)讀數(shù)為頂零3、P點(diǎn)電勢短高與Q點(diǎn)時，僵指針餡向右帽偏轉(zhuǎn)練習(xí)蔥：慣性制華導(dǎo)系統(tǒng)騎已廣泛染應(yīng)用于謹(jǐn)導(dǎo)彈工曠程中，兄這個系屆統(tǒng)的重歡要元件紙是加速蓮度計。無加速度膛計的構(gòu)兇造和原催理的示雙意圖如龜圖示，旱沿導(dǎo)彈袋長度方慰向安裝帆的固定遮光滑桿赤上套一害個質(zhì)量姿為m的滑塊膚，滑塊爭的兩側(cè)狡分別與每勁度系銀數(shù)均為k的彈夜簧相損連，躁兩彈最簧的首另一界端與狀固定歸壁相袍連。閑滑塊奔原來且靜止怪，彈產(chǎn)簧處追于自然長糟度?；鄩K上恰有指饑針，依可通消過標(biāo)抄尺測茅出滑憤塊的池位移暖，然哈后通奶過控時制系找統(tǒng)進(jìn)天行制琴導(dǎo)。腦設(shè)某撞段時妙間內(nèi)燒導(dǎo)彈討沿水失平方吳向運(yùn)塞動，惕指針劃向左冤偏離O點(diǎn)的陜距離前為S，則這消段時間靈內(nèi)導(dǎo)彈妻的加速腸度闖（織）A.方向向浙左，大碼小為kS遮/mB．方往向向龜右，甲大小親為kS耗/mC．方向磁向左，背大小為2k睬S梨/mD.方向向喊右，大匠小為2k垮S/m01010UPD(2)若電殖位器洽（可餅變電叼阻）紗總長頓度為L，其電奔阻均乎勻，蒸兩端烤接在多穩(wěn)壓宜電源U0上，黃當(dāng)導(dǎo)顯彈以兄加速低度a沿水臭平方剃向運(yùn)步動時莫，與膛滑塊列連接協(xié)的滑餃動片P產(chǎn)生灣位移預(yù)，此棉時可賓輸出去一個怒電信眉號U，作為導(dǎo)樂彈慣性托制導(dǎo)系杰統(tǒng)的信瞞息源，很為控制撓導(dǎo)彈運(yùn)啟動狀態(tài)游輸入信慰息，試鴿寫出U與a的函數(shù)掀關(guān)系式底。01010UPU0解：a=寬2k究x/添m∴x=m荒a/2退kU=U0Rx/R命=肯U0x/悄L=ma濱U0/2哀kL=mU0a/卡2k徐L∝a練習(xí):可測桃量飛壓機(jī)、柜航天表器、繞潛艇銅的轉(zhuǎn)銷動角瞇速度,其結(jié)虧構(gòu)如介圖所欠示。旦當(dāng)系句統(tǒng)繞飾軸OO耐′轉(zhuǎn)動時倚，元件A發(fā)生家位移忍并輸肌出相蟻應(yīng)的銷電壓烘信號蘆，成數(shù)為飛宵機(jī)、井衛(wèi)星肉等的鏡制導(dǎo)距系統(tǒng)悔的信尋息源池。已互知A的質(zhì)胃量為m，彈簧的港勁度系嚇數(shù)為k、自然長義度為l，電源坊的電掌動勢股為E、內(nèi)阻不動計?；鈩幼冏栊悠骺傞L臣也為l，電阻分汽布均勻需，系統(tǒng)煤靜止時P在B點(diǎn)，臟當(dāng)系籃統(tǒng)以除角速澆度ω轉(zhuǎn)動電時，燙試寫柴出輸探出電歡壓U與ω的函數(shù)血式。A

S

PCBωOO′輸出電壓U解：設(shè)彈數(shù)簧伸長x,則kx=m鈔ω2(l+x相)∴x=腳m脂ω2l／(鞋k-奔mω2)設(shè)滑動徑變阻器寬單位長網(wǎng)度的電難阻為r1U=IRx=Ex引r1/lr1=E閉x/l∴U=Emω2／(k-狹mω2)練習(xí)摟、用如饑圖所聾示的碌裝置啦可以評測量直汽車寶在水湊平路識面上矛做勻徐加速粱直線燦運(yùn)動稼的加輝速度醋．該記裝置燈是在謎矩形局箱子舊的前競、后規(guī)壁上兵各安粉裝一自個由朋力敏誼電阻擦組成勒的壓歌力傳隊感器前．用午兩根籌相同杯的輕灘彈簧恩夾著濾一個沈質(zhì)量根為2.暴0容kg的滑塊慢可無摩統(tǒng)擦滑動馬，兩彈材簧的另升一端分孩別壓在始傳感器a、b上，厲其壓館力大朽小可謹(jǐn)直接屠從傳所感器項的液認(rèn)晶顯愁示屏熊上讀禁出．救現(xiàn)將熟裝置吐沿運(yùn)慨動方葡向固砍定在興汽車穩(wěn)上，糕傳感調(diào)器b在前，廁傳感器a在后換．汽蔬車靜虹止時胞，傳屯感器a、b在的示稅數(shù)均為10飽N（取g=10具m／s2）．（1）若傳厲感器a的示倘數(shù)為14疑N、b的示克數(shù)為6.0透N，求緞此時塌汽車板的加款速度蛋大小趕和方疾向．（2）當(dāng)畜汽車蹦以怎牙樣的淋加速早度運(yùn)動時反，傳感戀器a的示拋數(shù)為痛零．解：吼（1）如圖風(fēng)所示，驕依題意薯：左側(cè)夸彈簧對津滑塊向餅右的推蘭力F1=14皺N，右春側(cè)彈嫁簧對魔滑塊行的向憶左的煤推力F2=6秩.0屬N．滑塊隱所受合糾力產(chǎn)生丙加速度a1，根據(jù)雞牛頓第二臭定律有得a=悠4草m/陵s2a1與F1同方絞向，刃即向能前（效向右男）．（2