传感器的应用人教版选修32省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第六章第六章 传感器传感器第二节第二节 传感器应用传感器应用人教版选修人教版选修3-2第1页第2页复习问题请大家回想一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量元件?光敏电阻将光学量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磁感应强度这个磁学量转化为电压这电压这个电学量个电学量。第3页传感器应用普通模式:传感器应用普通模式:传感器传感器传感器传感器转换或放大电路转换或放大电路转换或放大电路转换或放大电路执行机构执行机构执行机构执行机构仪表显示仪表显示仪表显示仪表显示微机系统微机系统微机系统微机系统第4页力电传感
2、器应用力电传感器应用电子秤电子秤(1)电子秤使用测力装置是什么?它是由什么元件组成?(2 2)简述力传感器工作原理。)简述力传感器工作原理。(3)应变片能够把什么力学量转化为何电学量?第5页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、在金属梁没有力情况下,金属梁处于水平状态,梁 上下应变片长度没变且相等,两应变片电阻大小 也相等,当给金属梁施加竖直向下力时,金属梁会向 下弯曲,使得金属梁上面应变片被拉长,电阻变大,两端电压也变大,而下边应变片被挤压收缩,电阻变 小,两端电压也减小,使得两应变片两端电
3、压值不相 等,存在差值,控制电路就经过这个差值,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 大小。第6页练习练习1.关于电子秤中应变式力传感器说法关于电子秤中应变式力传感器说法 正正 确是确是()A.应变片是由多用半导体材料制成应变片是由多用半导体材料制成B.当应变片表面拉伸时,其电阻变大;反之,当应变片表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小变小C.传感器输出是应变片上电压传感器输出是应变片上电压D.外力越大,输出电压差值也越大外力越大,输出电压差值也越大A B D第7页例例1:(1)惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中,这个惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中,这个系统主要元件是加
4、速度计。加速度计结构和原理示意图系统主要元件是加速度计。加速度计结构和原理示意图如图示,沿导弹长度方向安装固定光滑杆上套一个质量如图示,沿导弹长度方向安装固定光滑杆上套一个质量为为m滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k弹簧相连,弹簧相连,两弹簧另一端与固定壁相连。滑块原来静止,弹簧处于两弹簧另一端与固定壁相连。滑块原来静止,弹簧处于自然长度自然长度。滑块上有指针,可经过标尺测出滑块位移,。滑块上有指针,可经过标尺测出滑块位移,然后经过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平然后经过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离方向运动,指针向左偏离
5、O点距离为点距离为S,则这段时间内,则这段时间内导弹加速度导弹加速度 ()A.方向向左,大小为方向向左,大小为 k S/m B方向向右,大小为方向向右,大小为 k S/m C方向向左,大小为方向向左,大小为 2k S/m D.方向向右,大小为方向向右,大小为 2k S/m01010UPD第8页(2)若若电电位位器器(可可变变电电阻阻)总总长长度度为为L,其其电电阻阻均均匀匀,两两端端接接在在稳稳压压电电源源U0上上,当当导导弹弹以以加加速速度度a沿沿水水平平方方向向运运动动时时,与与滑滑块块连连接接滑滑动动片片P产产生生位位移移,此此时时可可输输出出一一个个电电信信号号U,作作为为导导弹弹惯惯
6、性性制制导导系系统统信信息息源源,为为控控制制导弹运动状态输入信息,试写出导弹运动状态输入信息,试写出U与与a 函数关系式。函数关系式。01010UPU0解解:a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx/R=U0 S/L=maU0/2kL=mU0 a/2kLa第9页力力电转换电转换器器输输出出输输入入受受压压面面例例2 2:某学生某学生为为了了测测量一个物体量一个物体质质量,找到一个力量,找到一个力电转换电转换器器 ,该转换该转换器器输输出出电压电压正比于受正比于受压压面受到面受到压压力(百分比系数力(百分比系数为为k k)如)如图图所表示,所表示,测测量量时时先先调调整整输输入端入端电压电
7、压,使,使转换转换器空器空载时输载时输出出电压为电压为0 0;而后在其受;而后在其受压压面上放上物体,即可面上放上物体,即可测测得与物体得与物体质质量成正比量成正比输输出出电压电压U U。现有以下器材:力电转换器、质量为现有以下器材:力电转换器、质量为m m0 0砝码、电压表、滑动变砝码、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(可置于力电转换器受压面上)。请完成对该物体测量换器受压面上)。请完成对该物体测量m m。(1 1)设计一个电路,要求力转换器输入电压可调,而且使电压)设计一个电路,要求力转换器输入电压可调,而且使
8、电压调整范围尽可能大,在方框中画出完整测量电路图。调整范围尽可能大,在方框中画出完整测量电路图。(2 2)简明说明测量步骤,求出百分比系数)简明说明测量步骤,求出百分比系数k k,并测出待测物体,并测出待测物体质量质量m m。(3 3)请构想试验中可能会出现一个问题。)请构想试验中可能会出现一个问题。第10页力力电转换电转换器器输输出出输输入入受受压压器器SVR解析:解析:(1 1)设计电路图如图所表示,输入电压采取)设计电路图如图所表示,输入电压采取分压接法目标是让电压可调范围尽可能大。分压接法目标是让电压可调范围尽可能大。(2 2)测量步骤:)测量步骤:调整滑动变阻器,使转换器输出电压为零
9、。调整滑动变阻器,使转换器输出电压为零。将质量为将质量为mm0 0砝码放在转换器上,记下输出电压砝码放在转换器上,记下输出电压U U0 0。将待测物体放在转换器上,记下输出电压将待测物体放在转换器上,记下输出电压U U1 1,由,由U U0 0=km=km0 0g g得得k=Uk=U0 0/m/m0 0g g,测得,测得U U1 1=kmg=kmg,所以,所以m=mm=m0 0U U1 1/U/U0 0。(3 3)可能出现问题)可能出现问题 因电源电压不够而输出电压因电源电压不够而输出电压调不到零。调不到零。待测物体质量超出转换器量程。待测物体质量超出转换器量程。第11页声传感器应用话筒(1)
10、话筒作用是什么?)话筒作用是什么?(2)说明动圈式话筒工作原理和工作过程。)说明动圈式话筒工作原理和工作过程。阅读教材并思索阅读教材并思索声音信号转化为电信号声音信号转化为电信号 第12页膜片接收到声波后引发振动,连接在膜片上线圈伴随一起膜片接收到声波后引发振动,连接在膜片上线圈伴随一起振动,线圈在永磁体磁场里振动从而产生感应电流(电振动,线圈在永磁体磁场里振动从而产生感应电流(电信号),感应电流大小和方向都改变,振幅和频率改变信号),感应电流大小和方向都改变,振幅和频率改变都由声波决定,这个信号电流经扩音器放大后传给扬声都由声波决定,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
11、声音。器,从扬声器中就发出放大声音。(3)说明电容式话筒工作原理和工作过程。)说明电容式话筒工作原理和工作过程。这种话筒优点是什么?这种话筒优点是什么?金 属板金属膜振动膜外电路第13页(4)驻极体话筒工作原理是什么?有何优点?)驻极体话筒工作原理是什么?有何优点?利用电容器充放电形成充放电电流。薄金属膜利用电容器充放电形成充放电电流。薄金属膜M和固和固定电极定电极N形成一个电容器,被直流电源充电当声波形成一个电容器,被直流电源充电当声波使膜片振动时,电容发生改变,电路中形成改变电流,使膜片振动时,电容发生改变,电路中形成改变电流,于是电阻于是电阻R两端就输出了与声音改变规律相同电压两端就输出
12、了与声音改变规律相同电压优点:保真度好。优点:保真度好。驻极体话筒原理同电容式话筒,只是其内部感受声波驻极体话筒原理同电容式话筒,只是其内部感受声波是驻极体塑料薄膜优点:体积小,重量轻,价格廉是驻极体塑料薄膜优点:体积小,重量轻,价格廉价,灵敏度高,工作电压低。价,灵敏度高,工作电压低。第14页演示试验:按照如图所表示连接驻极体话筒工作电路,话筒输出端经过隔直电容接到示波器。对着话筒喊话,观察示波器荧光屏上波形,再用另外一人一样对话筒喊话,比较两次声音产生波形有什么不一样。R 2.7kC 10FE 6vy输入驻极体话筒地第15页温度传感器应用温度传感器应用电熨斗电熨斗 温控开关:温控开关:取一
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