物理学案专题7传感器的简单应用.doc

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 —? 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。 第1页共13页 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. 笫2页共13页 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