【物理】6.2 传感器应用 课件(人教版选修3-2).ppt

第六章 传感器 第二节 传感器的应用 人教版选修3-2 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： 力电传感器的应用——电子秤 （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 A B D 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 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 (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。 解：a=2kS/m ∴ S=ma/2k U=U0 Rx / R = U0 S / L =maU0 / 2kL =mU0 a / 2kL∝a 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。 解析： （1）设计的电路图如图所示，输入电压采用分压接法目的是让电压可调范围尽可能大。 （2）测量步骤： ①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。 ②将质量为m0的砝码放在转换器上，记下输出电压U0。 ③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，测得U1=kmg，所以m=m0U1/U0。 （3）可能出现的问题 ①因电源电压不够而输出电压 调不到零。 ②待测物体质量超出转换器量程。 声传感器的应用——话筒 （1）话筒的作用是什么？ （2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。 阅读教材并思考 声音信号转化为电信号 膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。 （3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？ （4）驻极体话筒的工作原理