一般情况下传感器产生的电压（流）等 电学物理量的信号值都相当微弱的，难以带 动执行机构去实现控制动作，所以一般都是 将传感器和各种门电路、放大电路等结合在 一起使用的。传感器应用的一般模式一、力传感器的应用一、力传感器的应用1 1 电子秤电子秤（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？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（输出应变片上下表面的电压差值）形变 （力学量）电 压 （电学量）转换金属梁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 D2：（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理 如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器 的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体 位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正 确的是 ( )A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化C. 物体M不动时，电路中没有电流D. 物体M不动时，电压表没有示数B1、动圈式话筒：膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生周期性变化的感应电流。二、声传感器的应用二、声传感器的应用话筒话筒2、电容式话筒：金属膜片M 和固定电极 N 形成一 个电容器,M 在声波作用下振动,电容器的电容作周期性变化，电阻R 两端的电压也做相应的周期性变化。绝缘支架例题：（2003上海试题）唱卡拉OK用的话筒，内有 传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在 弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永 磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音 信号转变为电信号。下列说法正确的是 ( ) A 该传感器是根据电流的磁效应工作的 B 该传感器是根据电磁感应原理工作的 C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势B金属 板金属 膜振动 膜外电 路图5例题：如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容 制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层 ，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属 层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电 压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容 发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化， 使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化 的原因可能是容器两板间的（ ） （A）距离变化 （B）正对面积变化 （C）介质变化 （D）电压变化A3、驻极体话筒：它由内部的驻极体塑料膜感受声波，其工作原理 与电容式话筒类似，但是工作的电压只须 36 V，特点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，常用在盒式录音机、声控玩具等便宜的家电上常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用1.1.电熨斗电熨斗双金属片温度传感器：电烫斗的构造思考与讨论： 常温下两触点是接触还是分离？如何用调温旋钮来升高或降低电烫斗的工作温度？练习、 如图所示是一种热敏电阻（PTC元件）的电阻 R随温度t变化的关系图线，这种元件具有发热、控温双 重功能常见的电热灭蚊器中就使用这种元件来加温并 控制温度如果将该元件接到220V恒定电压下，则 A通电后，其电功率先增大后减小 B通电后，其电功率先减小后增大 C当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1不变 D当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1 到t2 之间的某一值不变t/Rt2t1ADM2.2.冰箱温度控制器冰箱温度控制器( (问题与练习问题与练习1)1)4 4、弹簧片、弹簧片1 1、测温泡、测温泡2 2、细管、细管3 3、弹性金属盒、弹性金属盒 5 5、动触点、动触点6 6、静触点、静触点7 7、拉杆、拉杆8 8、凸轮、凸轮9 9、连杆、连杆思考与讨论： 1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温 后就自动停止工作？ 2、凸轮为什么可以改变设定的温度？氯甲烷及它的蒸气3 3、恒温箱温控器、恒温箱温控器( (问题与练习问题与练习3)3)思考与讨论： 1、应该把恒温箱中的加热器接在 A、B 还是 C 、D 之间呢？ 2、要使箱内温度保持100，可变电阻R值应调 节多大？感温铁氧体的“居里点”：感温铁氧体在常温下具有铁磁性，但温度升高到103时便失去了铁磁性，这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”。4 .4 .电饭锅电饭锅电饭锅的构造思考与讨论： 开始做饭时为什么要压下开关按钮？ 若用电饭锅烧水，水在沸腾以后是否会自动断电？5 5、测温仪、测温仪 用温度传感器可以把温度转换为电信号。测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶、红外线敏感元件等。电信号可以远距离输送，因而温度传感器可以远距离读取温度。热电偶：将两种不同材料的导体或半导体A和 B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A 和B的两个焊接点1和2之间存在温差时，两 者之间便产生电动势,因而在回路中形成一 定大小的电流,这种现象称为热电效应。热 电偶就是利用这一效应来工作的。 将微机辅助实验系统所配的温度传感器与计算机连接，可以实现数据采集、处理、画图的智能化功能。四、光传感器的应用四、光传感器的应用1.1.鼠标器鼠标器鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标移动时，滚球带动 x、y 方向两个码盘转动，红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计 x、y 两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。2. 2. 火灾报警器火灾报警器光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器。平时，发光二极管发出的光被不透明挡板挡住。当有烟雾时，烟雾对光有散射作用，光电三极管接收到散射光，电阻变小，使报警电路工作。小 结1、温度传感器的应用（1）电饭锅（2）测温仪2、光传感器的应用（1）鼠标器（2）火灾报警器温度传感器的应用【例1】如图甲为在温度为10左右的环境中工作 的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 k，R2=10 k，R3=40 k，Rt为热敏电阻 ，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当 a、b端电压 Uab0时，电压鉴别器使 S断开，停止加 热，恒温箱内的温度恒定在_35解：设电路两端电压为为U，当Uab=0时，有解得Rt=20 k 由图乙可知，当Rt=20 k时，t=3503年上海高考18、 图1为某一热敏电阻R(电阻值随温度的改变而 改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，在图2和图3两 个电路中应选择的是图 ；简要说明理由： 。（电源电动势为 9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0-100） 在图4电路中，电源电压恒为9V，理想电流表读数为70mA，定 值电阻R1=250。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端 的电压为_V；电阻R2的阻值为 。 举出一个可以应用热敏电阻的例子：_。2 电压可从0V调到所需电压，调节范围较大 解: I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由图1得 UR=5.2V 5.2 R2 =(9-5.2) / 0.034=111.8 111.6112.0 热敏温度计 V A图2VA图3I/mAU/V1 2 3 4 5 6 7500 图110203040AR1R2热敏电阻图4R9V光传感器的应用 【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量 车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接 收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D 为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光 束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号， 被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示 。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数 为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的 物理量和数据是 ，小车速度的表达 式为v= ；行程的表达式为= 。 车轮的半径R和齿轮P光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为 脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动 有关，也就与速度和行程有关。根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有 v=2R f，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车 轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应有P 个脉冲被B接收到，因此有 代入上式，有 同样，根据行程的意义，应有，其中f为整个行程中 车轮转过的圈数；而 ，所以可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径 R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两式所 示。3.如图图所示为为光敏电电阻自动计动计 数器的示意图图，其中A是 发发光仪仪器，B是传传送带带上物品，R1为为光敏电电阻，R2为为定值值 电电阻，此光电计电计 数器的基本工作原理是（ ） （A）当有光照射R1时时，信号处处理系统获统获 得高电压电压 （B）当有光照射R1时时，信号处处理系统获统获 得低电压电压 （C）信号处处理系统统每获获得一次低电压电压 就记记数一次 （D）信号处处理系统统每获获得一次高电压电压 就记记数一次B DR2AR1信号处理 系统图3B力电转换 器输出输入受压面4：某学生为为了测测量一个物体的质质量，找到一个力电转换电转换 器 ，该转换该转换 器的输输出电压电压 正比于受压压面受到的压压力（比例系数 为为k）如图图所示，测测量时时先调节输调节输 入端的电压电压 ，使转换转换 器空 载时载时 的输输出电压为电压为 0；而后在其受压压面上放上物体，即可测测得 与物体的质质量成正比的输输出电压电压 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。力电转换 器输 出输 入受压器SVR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： 调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。 将质量为m0的砝码放在转换器上，记下输出电压U0。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 因电源电压不够而输出电压 调不到零。待测物体质量超出转换器量程。2. 2.加速度计加速度计 问题与练习问题与练习2 21 1、两个电池的电动势、两个电池的电动势 一样大一样大 2 2、滑片在中间位置电、滑片在中间位置电 压表的读数为零压表的读数为零 3 3、P P 点电势高与点电势高与 QQ点点 时，指针向右偏转时，指针向右偏转练习：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