物理学案专题7传感器的简单应用.doc
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物理学案专题7…传感器的简单应用
C
―、基本概念
传感器的含义
传感器是指这样一类元件:它能够感受诸如位移、速度、力、温度、湿度、流量、声强、温度、光、声、化学成分 等等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或转换为电路的通断。把非电学量转换为 电学量以后,就可以很方便地进行测量、传输、处理和自动控制了。
-?般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成,通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号,通过输出部分 输出,然后经控制器分析处理。
非申,物理—?
非申,物理
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敏感元件
—?
转换器件
转换电路
电学量
传感器的分类
力电传感器:力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号(位移、速度、加速度等)转化为电学信 号(电压、电流等)的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技屮,如安装在导弹、飞机、潜艇和 宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。
热电传感器:热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小(与金属热电阻的特性相反)的原理制 成的,它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量。如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的 温度控制、火警报警器、恒温箱等。
光电传感器:光敏电阻的材料是一种半导体,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照的增强,载 流子增多,导电性能变好,光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小的。光敏电阻能够把光强度这个光学量转 换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛,可以看到光线的强弱。
自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。
声电传感器:将声音震动信号转化到电容上,再转化为电流信号或是讲震动转化为磁场信号,再转化为电 信号
电容式传感器:电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置,它本身就是一种可变电容器。 由于这种传感器具有结构简单,体积小,动态响应好,灵敏度高,分辨率高,能实现非接触测量等特点,因而 被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、等分含量等检测领域。
当被测量的变化使S、d或£任意一个参数发生变化时,电容塑也随之而变,从而完成了由被测量到电容量的转 换。
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磁电传感器:霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件。
超声波传感器:超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器
气敏传感器等:气敏传感器是一种检测特定气体的传感器
日光灯的电路结构及镇流器、启动器的作用
电路图如下图所示
启动器r~—-220 V
启动器
r~—
-220 V
启动器:利用筑管的辉光放电,起着自动把电路接通和断开的作用。
镇流器:在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压;在FI关灯正常发光时,利用自感现象起降 压限流作用。
二、常规题型 例1、如图所示为某种电子秤的原理示意图,A3为一均匀的滑线电肌,阻值为R,长度为L,两边分别有凡、P2 两个滑动头,尺可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,凡刚好指着A 端,竹与托盘固定相连,若什、P?间出现电压吋,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力 的大小.已知弹簧的劲度系数为匕托盘自身质量为),电源电动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g。求:
离A调节质量
离A
调节
质量
托盘上放有质量为〃?的物体时,Pi离A的距离也?
在托盘上未放物体时通常先核准零点,其方法是:
B,使P2离人的距离也为Q,从而使凡、P2间的电压为 零.校准零点后,将物体加放在托盘上,试推导岀物体 加与戸、D间的电压UZ间的函数关系式.
解析:托盘的移动带动巴移动,使Pl、P2间出现电势差,电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小,由于R 为均匀的滑线电阻,则其阻值与长度成正比.
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解:(1)由力的平衡知识知:m0(g = kx{ 解得X]二空 k
放上重物重新平衡后,(“)+2)g = Ax° 解得兀]=加o十加
~ k
由欧姆定律知E=/R U=IRx
R Y
由」=一,其中X为戸、P2间的距离,Rx为Px P2间的电阻,则
R L
x = x2
x = x2-x}
mgk
LI联立解得 m = —U
LI
联立解得 m = —U
SE
即时练习:
1?2007年广东卷8、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而 小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装 其工作原理如图6 (a)所示,将压敏电阻和一块挡板固定在 小车上,屮间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程 电流表示数如图6 (b)所示,下列判断正确的是( )
减
置, 绝缘
从匕到t2
从匕到t2时间内,
从ti到t2时间内,
小车做匀速直线运动
小车做匀加速直线运动
C.从S到t3时间内,小车做匀速直线运
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