课件20张PPT。第六章 传感器1 传感器及其工作原理1.传感器
了解传感器的概念,知道非电学量转化为电学量的技术意义,感受传感器在信息时代的作用。
2.三种敏感元件
通过实验知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的工作原理、性能及作用。12341.传感器
能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,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的元件。
在技术上将非电学量转换为电学量有什么意义呢?
提示:把非电学量转换为电学量,可以方便地进行测量、传输、处理和控制。12342.光敏电阻
(1)特点:光照越强,电阻越小。
(2)原因: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,导电性变好。
(3)作用:把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。12343.热敏电阻和金属热电阻 1234温馨提示热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小。正温度系数的热敏电阻(PTC),其阻值随温度的升高而增大,而负温度系数的热敏电阻(NTC),其阻值随温度的升高而减小。若题目中无特别说明,一般是指负温度系数的热敏电阻。12344.霍尔元件
(1)构造:很小的矩形半导体薄片上,制作4个电极E、F、M、N。(3)作用:能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 1234若霍尔元件中的载流子只有负电荷,M、N两端哪端电势高?若载流子只有正电荷呢?
提示:M端 N端12341.敏感元件、转换元件、转换电路的比较 12342.为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量呢
霍尔元件是利用霍尔效应来设计的。一个矩形半导体薄片,在其前、后、左、右分别引出一个电极,如图所示,沿PQ方向通入电流I,垂直于薄片加匀强磁场B,则在MN间会出现电势差U,设薄片厚度为d,PQ方向长度为l1,MN方向为l2。薄片中的带电粒子受到洛伦兹力发生偏转,使M侧电势高于N侧(载流子为自由电子),造成半导体内部出现电场。带电粒子同时受到电场力作用。当洛伦兹力与电场力平衡时,MN间电势差达到恒定。此时有1234U与B成正比,这就是为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因了。12343.几种敏感元件的对比分析 123412344.电容式传感器的原理及用途
电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化能引起上述某个因素的变化,从而引起电容的变化,那么通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化。有这种用途的电容器称为电容式传感器。1234类型一类型二类型一 热敏、光敏电阻的特性
【例题1】 (多选)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻。当照射光强度增大时( )
A.电压表的示数增大 B.R2中电流减小
C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压增大
点拨:R3的变化→R并变化→R总变化→I总变化→U端变化→各电流、电压的变化。类型一类型二解析:当光照强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,总电流增大,R1两端电压因干路电流增大而增大,同时内电压增大,故路端电压减小,而电压表的示数增大,A项正确,D项错误;由路端电压减小,和R1两端电压增大知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确;结合干路电流增大可知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,C项正确。
答案:ABC
题后反思熟知光敏电阻与热敏电阻的特性是解决此类问题的关键,即光敏电阻的阻值随光照的增强而减小;热敏电阻的阻值随温度的升高,负温度系数的电阻减小、正温度系数的电阻增大。
触类旁通若将例题1中的光敏电阻R3换为负温度系数的热敏电阻,那么温度升高时,电压表的示数、小灯泡的功率如何变化?
答案:增大 增大类型一类型二类型二 霍尔元件的特性
【例题2】 如图所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上下表面的电势有什么关系( )
A.UM>UN
B.UM=UN
C.UMD.无法判断
点拨:首先明确是哪种电性的电荷定向移动形成电流,然后根据左手定则判断电荷所受洛伦兹力的方向,进而判断出导体上、下表面电势的高低。
解析:霍尔效应是因为带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用做定向移动形成的,根据左手定则,电子受到向下的洛伦兹力作用,向N板运动,所以UM>UN。类型一类型二答案:A
题后反思金属导体中能够自由移动的是电子,电子带负电。在霍尔现象中负电荷向某一方向定向移动与正电荷向相反方向定向移动不等效。课件23张PPT。2 传感器的应用1.力传感器
了解电子秤的组成、敏感元件及工作原理。
2.温度传感器
了解电熨斗、电饭锅的敏感元件及工作原理。
3.光传感器
了解火灾报警器的组成及工作原理。121.传感器应用的一般模式
传感器输出的电信号相当微弱,难以带动执行机构去实现控制动作,因此要把这个电信号放大。如果需要远距离传送,可能还要把它转换成其他电信号以抵御外界干扰。用图表示为122.应用实例
(1)力传感器的应用——电子秤。
①组成:由金属梁和应变片组成。
②敏感元件:应变片。12③工作原理:如图所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,左梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩,上表面应变片的电阻变大,下表面应变片的电阻变小。F越大,弯曲形变越大,应变片的阻值变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定,那么上面应变片两端的电压变大,下面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大,输出的电压差值也就越大。由电压差值的大小,即可得到外力F的大小。其工作原理可简记为 12④作用:应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。
(2)温度传感器的应用——电熨斗。
①敏感元件:双金属片,它由两种膨胀系数不同的材料组成。
②作用:双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断。
③原理:电熨斗的自动控温原理图。12如图所示,常温下,上下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属片膨胀系数大,下部金属膨胀系数小,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电路停止加热,温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用。12熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,此时可通过调温旋钮调节升降螺钉,升降螺钉带动弹性铜片升降,从而改变触点接触的难易,达到在不同温度控制通断的目的。
若我们需要提高电熨斗的自动控制温度,应该如何操作?
提示:调节调温旋钮使升降螺钉适当下移。
(3)温度传感器的应用——电饭锅。
①主要元件及特点:电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体。它的特点是常温下具有铁磁性,能够被磁体吸引,但是温度上升到约103 ℃时,就失去了磁性,不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。12②结构:电饭锅的结构如图所示。③工作原理:开始煮饭时压下开关按钮,由于常温下感温铁氧体具有铁磁性,永磁体将吸引感温磁体,因此手松开后这个按钮不会恢复到图示位置,这时电饭锅处于加热状态。煮饭水沸腾时,水的温度保持沸点不变。当饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度上升,当温度超过103 ℃时,感温铁氧体失去铁磁性,由于弹簧的作用,按钮开关将恢复到如图所示的位置,切断加热电源。12如果用电饭锅烧水,水沸腾后,能否自动断电?
提示:不能。因为水沸腾后水温保持100 ℃不变,达不到感温铁氧体的“居里温度”,故不能自动断电,只有水烧干后,温度升高到 103 ℃才能自动断电。
(4)光传感器的应用——火灾报警器。
①组成:如图为烟雾散射式火灾报警器的结构和原理示意图,它主要由发光二极管、光电三极管和不透明的挡板组成。12②工作原理:利用烟雾对光的散射来工作的。平时光电三极管收不到LED发出的光,呈现高电阻状态,烟雾进入罩内后对光有散射作用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报。121.如何分析传感器的工作原理
传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点,而传感器的形式又多种多样,原理较难理解。分析时,搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键。
(1)感受量分析。
要明确传感器所感受的物理量,如力、热、光、磁、声等。
(2)输出信号分析。
明确传感器的敏感元件,分析它的输入信号及输出信号,以及输入信号与输出信号间的变化规律。12(3)电路结构分析。
认真分析传感器所在的电路结构,在熟悉常用电子元件工作特点的基础上,分析电路输出信号与输入信号间的规律。
(4)执行机构工作分析。
传感器的应用,不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程,还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程。122.双金属片的工作原理
双金属片是一种温度传感器,它是日光灯、电熨斗中的重要温控元件。双金属片由两种热膨胀系数不同的材料组成,如图甲所示,在常温下两种金属片的长度相等。当温度升高时,上层长度大于下层长度,双金属片向下弯曲(图乙)。12例如,日光灯启动器中的U形动触片就是由双金属片制成的,如图所示。通常,动、静触片间不接触,有一小缝隙,双金属片受热时,两层金属膨胀的程度不同,内层的膨胀多些,会使U形动触片稍稍伸开一些,而与静触片接触。当双金属片不再受热时,U形动触片冷却收缩,两个触片分离。双金属片就是温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。类型一 力传感器的应用
【例题1】 下图是一种测量血压的压力传感器工作时的示意图。薄金属片P固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4,如图乙。图甲是它的侧面图,这4个电阻连成的电路如图丙所示,试回答下列问题:类型一类型二类型三(1)开始时金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?
(2)当O点加一个压力F后发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻阻值大小如何变化?类型一类型二类型三点拨:电压表无示数也就是A、B两点等电势,即R1与R2的分压情况和R3与R4的分压情况完全相同。
解析:(1)本问题是求电路A、B两点的电压与4个电阻的关系,由于电压表的电阻可以看作无穷大,因此本电路是R1与R2串联,R3与R4串联,然后它们再并联,设上面部分电流为I上,下面部分电流为I下,要使A点电势等于B点电势,则应有电阻R1上的电压等于R3上的电压,电阻R2上的电压等于电阻R4上的电压,即I上R1=I下R3①
I上R2=I下R4②(2)当O点加垂直于金属片的压力后,金属片发生形变,由于电阻是固定在金属片上的,因此R1、R4被拉长,R2、R3被拉宽,即R1、R4增大,R2、R3减小,这时A、B两点电势不再相等。类型一类型二类型三答案:
(2)R1、R4增大;R2、R3减小题后反思分析传感器类问题,一要注意传感器感受到的是什么物理量,二要注意敏感元件输出哪种电信号。
触类旁通例题1中,电阻变化后,电路的A、B两点哪点电势高?
答案:A点类型一类型二类型三类型二 温度传感器的应用
【例题2】 如图所示,电熨斗内装有双金属片温度传感器,其作用是控制电路的通断。常温下图中上下触点是 (选填“接触”或“分离”)的,当温度升高时,双金属片 (选填“上层”或“下层”)膨胀比另一层大。若需要设定更高的温度,则应该向 (选填“上”或“下”)调节升降螺钉。?类型一类型二类型三点拨:熟知电熨斗的结构,明确电熨斗的工作原理是处理此类问题的关键。
解析:常温下,上下触点应当是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上层金属膨胀大,下层金属膨胀小,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热。温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热。这样循环进行,起到自动控制温度的作用。若要设定不同的温度,需通过调温旋钮调节升降螺钉,带动弹性铜片升降,达到设定临界温度的目的,若需要设定更高的温度,应向下调节升降螺钉。
答案:接触 上层 下类型一类型二类型三题后反思电熨斗工作原理的两个易错点:
(1)不清楚双金属片的工作原理导致出错。
应明确双金属片受热膨胀弯曲,切断电源电路,停止加热;冷却后双金属片复原接通电路,开始加热。
(2)不清楚调温旋钮作用导致出错。
应明确旋动旋钮使升降螺钉下移是将电熨斗温度设置成高温。类型一类型二类型三类型三 光传感器的应用
【例题3】 如图所示,电源两端的电压恒定,L为灯泡,R为光敏电阻,D为发光二极管(电流越大,发光越强),且R与D距离不变,下列说法中正确的是( )
A.当滑片向左移动时,灯泡L消耗的功率增大
B.当滑片向左移动时,灯泡L消耗的功率减小
C.当滑片向右移动时,灯泡L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动滑片,灯泡L消耗的功率不变类型一类型二类型三点拨:由滑片的移动方向可判断出流过二极管电流的变化情况(即二极管发光强弱的变化情况),进而判断出光敏电阻R的变化情况,最后,根据串联电路的有关知识分析灯泡L消耗功率的变化情况。
解析:电源电压恒定,也就是说,当滑片向左移动时,发光二极管发光变强,光敏电阻的电阻变小,所以灯泡所在支路电流变大,灯泡L消耗的功率变大。
答案:A
题后反思处理含光传感器问题的思路:
(1)明确光敏电阻的阻值大小与光照有无、强度大小之间的关系。
(2)认清电路的结构。
(3)灵活利用闭合电路欧姆定律列式判断。课件18张PPT。3 实验:传感器的应用1.光控开关
了解光控开关电路及工作原理,会组装光控开关。
2.温度报警器
了解温度报警器的工作原理,会组装温度报警器。1231.知识准备
(1)普通二极管和发光二极管
①都具有单向导电性。
②发光二极管除了具有普通二极管的单向导电性外,导电时还能发光,它小巧玲珑颜色鲜艳,又很省电,许多家用电器上都用发光二极管作指示灯。
(2)门电路
①对于与门电路,只要一个输入端输入为“0”,则输出端一定是“0”,只有当所有输入都为“1”时,输出才是“1”。
②对于或门电路,只要有一个输入端输入为“1”,则输出一定是“1”,只有当所有输入都为“0”时,输出才是“0”。
③非门电路中,当输入为“0”时,输出总是“1”,当输入为“1”时,输出反而是“0”。非门电路也称反相器。123(3)斯密特触发器
斯密特触发器性能特别,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V),而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V),Y会从低电平跳到高电平。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号,而这正是进行光控所需要的。
(4)逻辑电路的高低电平
在逻辑电路中,常把电势的高低叫作电平的高低,“输出低电平”的意义是输出端处于低电势的状态。斯密特触发器是具有特殊功能的非门,常用符号 表示。1232.实验1 光控开关
(1)实验目的:了解光控开关的工作原理,练习用传感器制作自动控制设备。
(2)实验器材:斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V,0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值 51 kΩ)、电阻R2(330 Ω)、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸。
(3)实验电路(如图所示):123(4)工作原理:
甲图(二极管光控电路):白天,光照强度较大时,光敏电阻RG阻值较小,加在斯密特触发器输入端A的电压较低,则输出端Y输出高电平,发光二极管LED不导通;傍晚,当光照强度小到一定程度时,RG阻值增大到一定值,斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V,输出端Y突然从高电平跳到低电平,则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了),这样就达到了使路灯天亮自动熄灭、天暗自动开启的目的。123乙图(路灯光控电路):天较亮时,光敏电阻RG阻值较小,斯密特触发器输入端A电压较低,则输出端Y输出高电平,线圈中无电流,工作电路不通;天较暗时,光敏电阻RG电阻增大,斯密特触发器输入端A电势升高,当升高到一定值,输出端Y由高电平突然跳到低电平,有电流通过线圈,电磁继电器工作,接通工作电路,使路灯自动开启;天亮后,RG阻值减小,斯密特触发器输入端A电势逐渐降低,降到一定值,输出端Y突然由低电平跳到高电平,则线圈中不再有电流,则电磁继电器自动切断工作电路的电源,路灯熄灭。123在本实验中,要想在天更暗时路灯才会亮,应该如何调节R1的阻值大小?
提示:应该把R1的阻值调大些,这样要使斯密特触发器的输入端A的电压达到某个值(如1.6 V),就需要RG的阻值达到更大,即天色更暗。
(5)实验步骤:
①按照实验电路图将各元件组装到集成电路实验板上。
②检查各元件的连接,确保无误。
③接通电源,调节电阻R1,使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮。
④用黑纸逐渐遮住光敏电阻,观察发光二极管或灯泡的状态。
⑤逐渐撤掉黑纸,观察发光二极管或灯泡的状态。1233.实验2 温度报警器
(1)实验目的:了解温度报警器的工作原理。
(2)实验器材:斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。
(3)实验电路(如图所示):123(4)工作原理:
常温下,调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平,则输出端Y处于高电平,无电流通过蜂鸣器,蜂鸣器不发声;当温度升高时,热敏电阻RT阻值减小,斯密特触发器输入端A电势升高,当达到某一值(高电平)时,其输出端由高电平跳到低电平,蜂鸣器通电,从而发出报警声,R1的阻值不同,则报警温度不同。
在本实验中,怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警?
提示:要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应减小R1的阻值。R1阻值越小,要使斯密特触发器输入端达到高电平,则热敏电阻阻值要求越小,即温度越高。123(5)实验步骤:
①按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。
②检查各元件的连接,确保无误。
③接通电源,调节电阻R1,使蜂鸣器常温下不发声。
④用热水使热敏电阻的温度升高,注意蜂鸣器是否发声。
⑤将热敏电阻从热水中取出,注意蜂鸣器是否发声。121.电磁继电器的工作原理
由于集成电路允许通过的电流较小,要用白炽灯泡模仿路灯,就要使用电磁继电器来启闭工作电路,如图所示。其中图中虚线框内即为电磁继电器,D为动触点,E为静触点。当线圈A中通电时,铁芯中产生磁场,吸引衔铁B向下运动,从而带动动触点D向下与E接触,将工作电路接通;当线圈A中电流为0时,电磁铁失去磁性,衔铁B在弹簧作用下拉起,带动触点D与E分离,自动切断工作电路。12在控制电路中并联一只二极管,是为了防止电磁继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏集成电路。二极管的存在可以提供自感电流的通路。122.自动控制电路的分析与设计
设计自动控制电路时,一般按照以下的思路进行。
(1)根据题目给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路
控制电路由电源、开关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成;工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝或其他用电器)、导线等组成。这两个电路相互独立,又通过电磁继电器相关联,电磁继电器实际上是工作电路的开关。
(2)分析自控电路的合理性
电路设计完成后,要对它的合理性进行分析,用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热,检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求。例如,自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路,使路灯熄灭,晚上接通工作电路,使路灯点亮发光。类型一类型二类型一 光控开关的应用
【例题1】下图是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示意图,试说明其工作原理。点拨:只有正确理解斯密特触发器的特点,才能合理解释它在电路中的作用。类型一类型二解析:天较亮时,光敏电阻RG阻值较小,斯密特触发器输入端A电势较低,则输出端Y输出高电平,线圈中无电流,工作电路不通;天较暗时,光敏电阻RG电阻增大,斯密特触发器输入端A电势升高,当升高到一定值,输出端Y由高电平突然跳到低电平,有电流通过线圈A,电磁继电器工作,接通工作电路,使楼道内灯自动开启;天亮后,RG阻值减小,斯密特触发器输入端A电势逐渐降低,降到一定值,输出端Y突然由低电平跳到高电平,则线圈A不再有电流,则电磁继电器自动切断工作电路的电源,楼道内灯熄灭。
答案:见解析
题后反思不能掌握斯密特触发器的特点,不能根据R1的变化判断输入端A的电势高低变化是解答该题的两大障碍。类型一类型二类型二 温控电路的应用
【例题2】 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干,如图所示,试设计一个温控电路,要求温度低于某一温度时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度又可以自动断电,画出电路图并说明工作过程。类型一类型二点拨:热敏电阻RT与滑动变阻器及电磁继电器组成低压控制电路。
解析:电路图如图所示。当温度低于某一值时,热敏电阻的阻值很大,流过电磁继电器的电流很小,继电器无法吸引衔铁P,K处接通,电炉丝处于加热状态;当温度高于某一值时,热敏电阻的阻值变得很小,通过电磁继电器的电流较大,继电器吸引衔铁P,K处断开,电炉丝停止加热。
答案:见解析
题后反思了解控制电路与工作电路的组成是解决此类问题的关键。课件11张PPT。本章整合专题一专题二专题一 传感器的工作原理及常用的敏感元件
(1)传感器感受的通常是非电学量,如力、热、磁、光、声等,而它输出的通常是电学量,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作,传感器原理如框图所示。
非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量
(2)常见敏感元件及特性。
①光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强(减弱)电阻减小(增大)。
②热敏电阻和金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大。热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种。
正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大,负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。专题一专题二③霍尔元件:能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量,
④磁敏电阻:磁敏电阻的阻值与所处磁场的磁感应强度大小有关。
⑤气敏电阻:气敏电阻与某种气体的浓度有关。专题一专题二【例题1】 图甲是某一热敏电阻(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。
(1)为了通过测量得到如图甲所示I-U关系的完整曲线,在图乙(a)和(b)两个电路中应选择的是图 ;简要说明理由: 。(电源电动势为9 V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100 Ω)?甲 乙 专题一专题二(2)在图丙所示电路中,电源电压恒为9 V,电流表读数为70 mA,定值电阻R1=250 Ω。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 Ω。?
(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子。
点拨:为了得到I-U关系的完整曲线,必须让热敏电阻两端电压从0开始连续变化,只有滑动变阻器分压式接入才能实现。专题一专题二答案:(1)(a) 电路电压可从0调到所需电压,电压调节范围大 (2)5.2 111.8(111.6~112.0均可) (3)恒温箱,自动孵化器,热敏温度计等。专题一专题二专题二 传感器在实际问题中的应用
传感器是以一定的精度和规律把被测量量转换为与之有确定关系的、便于测量的量的一种装置。在处理实际问题时注意被测量量与测量量之间的关系。同时传感器一般是把被测量量转换成电学量,因此往往与电子元件一起构成电路,所以注意电路分析,特别是各种敏感元件特性及各种常用电子元件的工作特点,要牢记,并针对具体问题灵活处理。专题一专题二【例题2】 加速度计是测定物体加速度的仪器。在现代科技中,它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。右图是应变式加速度计的示意图。当系统加速时,加速计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上,支架与待测系统固定在一起,敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动,当系统加速运动时,敏感元件发生位移并转换为电信号输出。专题一专题二已知敏感元件的质量为m,两侧弹簧的劲度系数均为k,电源电动势为E,电源内阻不计,滑动变阻器的总电阻值为R,有效长度为l,静态时,输出电压为U0,试推导加速度a与输出电压U的关系式。
点拨:当系统有加速度时,滑片会左右移动一段距离使敏感元件获得与系统相同的加速度,然后根据串联分压知识推导出a与U的关系式。专题一专题二
