高中物理实验-总复习-知识点总结-高考高三.ppt

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传感器的含义 传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等)转换成易于测量、传输、处理的电学量(如电压、电流、电容等)的一种组件,起自动控制作用。一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成,如: 传感器的简单应用 非电 物理量 转换器件 敏感元件 转换电路 电学量 传感器的分类 1. 力电传感器 测物体的质量 测物体加速度 测物体角速度 测力 测位移 2. 热电传感器 3. 光电传感器 4. 声电传感器 5. 电容式传感器 6. 电感传感器 1.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、现代科技中,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。 (1)测物体的质量 E P A S B R0 A P A S B R0 V E P A S B R0 V E (2)测物体加速度 例:加速度计是测定物体加速度的仪器,它已成为导弹、飞机、潜艇后宇宙飞船制导系统的信息源。如图为应变式加速度计示意图,当系统加速时,加速度计中的敏感元件也处于加速状态,敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上,支架与待测系统固定在一起,敏感元件下端的滑动臂可在滑动变阻器R上自由滑动,当系统加速运动时,敏感元件发生位移,并转化为电信号输出,已知:敏感元件的质量为m,两弹簧的劲度系数为k,电源的电动势为E,内电阻不计,滑动变阻器的总电阻为R,有效长度为L,静态时输出电压为U0。试求加速度a与输出电压U的关系式。 敏感 元件 输出 信号 E R ①滑动触头左右移动过程中,电路中电流如何变化? ②若车的加速度大小为a,则两弹簧的形变量是多少? ③求加速度a与输出电压U的关系式。 (3)测物体角速度 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴OO′转动时,元件A发生位移并输出相应的电压信号,成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l,电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l ,电阻分布均匀,系统静止时P在B点,当系统以角速度ω转动时,试写出输出电压U与ω的函数式。 A S P C B ω O O’ 输出电压U 例: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,沿导弹长度方向按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。 (1)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 k S/m B.方向向右,大小为 k S/m C.方向向左,大小为 2k S/m D.方向向右,大小为 2k S/m D 0 10 10 U P (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。 0 10 10 U P U0 (4)测 力 例:(风力测定仪)如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图,图中P为金属球,悬挂在一细长裸金属丝下面,O是悬挂点,R0是保护电阻,CD是水平放置的光滑电阻丝,与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触,无风时细金属丝与电阻丝在C点接触,此时电路中的电流为I,有风时细金属丝将偏转一角度θ(θ与风力大小有关),细金属丝与电阻丝在C点接触,已知风力方向水平向左,OC=h,CD=L,球的质量为M,电阻丝单位长度的电阻为k,电源内电阻和细金属丝电阻均不计,金属丝偏转θ角时,电流表的示数为I,此时风力大小为F,试写出: R0 O P D C θ C A 电源 (1)风力大小F与θ的关系式; (2)风力大小F与电流表示数I 的关系式。 (3)此装置所测定的最大风力是多少? (5)测位移 例:(03年上海理综10)传感器可将非电学量转化为电学量,起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器,电熨斗、电饭煲中有温度传感器,电视机、录像机、影碟机、空调机

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