传感器的应用一(2).ppt
传感器的应用（一）传感器的应用传感器的应用（一）（一）莒县二中物理组莒县二中物理组郭郭 瑞瑞 民民 传感器是把传感器是把非电学物理量非电学物理量（如位移、速度、压力、（如位移、速度、压力、温度、湿度、声强、光照度等）转换成易于测量、传温度、湿度、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的输、处理的电学量电学量（如电压、电流、电容等）的一种（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。组件，起自动控制作用。一、什么是传感器一、什么是传感器二、列举几种制作传感器的敏感元件二、列举几种制作传感器的敏感元件光敏电阻光敏电阻 热敏电阻与金属热电阻热敏电阻与金属热电阻霍尔元件霍尔元件复复 习习 提提 问问温、湿度传感器检测棉花的温度和湿度温、湿度传感器检测棉花的温度和湿度自动计数器自动计数器B B超的奥秘超的奥秘干手器干手器传传 感感 器器 用用 途途情景一电子秤是怎样工作的？电子秤是怎样工作的？怎样计价？怎样计价？一、力传感器的应用一、力传感器的应用1.1.应变力式传感器应变力式传感器2.2.测定力的电容式传感器测定力的电容式传感器小结小结:力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号力学信号（位移、（位移、速度、加速度等）转化为速度、加速度等）转化为电学信号电学信号（电压、电流等（电压、电流等)的仪器的仪器 固定电极固定电极 膜片电极膜片电极 F F F F应变片应变片应变片应变片金属架金属架在金属梁的自由端施加向下的压力在金属梁的自由端施加向下的压力F F,上上表面拉伸，下表面压缩，结果上表面应变表面拉伸，下表面压缩，结果上表面应变片的电阻片的电阻变变 ，下表面应变片的电阻下表面应变片的电阻变变将电容器、灵敏电流计、电源串成闭合回路，将电容器、灵敏电流计、电源串成闭合回路，当当F F 向上压膜片电极时，电容器的电容将向上压膜片电极时，电容器的电容将 变变 ，电流计有示数，则力，电流计有示数，则力F F发生了变化。发生了变化。若让应变片中的电流保持恒定，则上面若让应变片中的电流保持恒定，则上面应变片两端的电压应变片两端的电压变变 ，下面应变片两端，下面应变片两端电压电压变变 。传感器把这两个电压的差值输。传感器把这两个电压的差值输出。外力越大，输出电压的差值也出。外力越大，输出电压的差值也就就越越大大小小小小大大大大大大例例1：如图为大型电子地磅电路图，不称物体时，滑动头如图为大型电子地磅电路图，不称物体时，滑动头P P 在在A A端，端，滑动变阻器接入电路中有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压滑动变阻器接入电路中有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑动头下移，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大。力作用下使滑动头下移，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大。这样，把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的这样，把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量。若电源电动势为质量。若电源电动势为E,E,内阻不计，滑动变阻器内阻不计，滑动变阻器ABAB间长度为间长度为L L，最大，最大值为值为R R，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数K K，试导出，试导出电路中电流电路中电流I I与所称重物重力与所称重物重力G G的函数关系。的函数关系。设弹簧形变量为设弹簧形变量为x:x:若若PAPA间电阻为间电阻为R R1 1：闭合电路中的电流：闭合电路中的电流：由由解得：解得：EPASBR0AEPASBR0A情景二话筒的作用是什么？话筒的作用是什么？话筒是怎样工作的？话筒是怎样工作的？二、声传感器的应用话筒二、声传感器的应用话筒1.1.动圈式话筒：动圈式话筒：2.2.电容式话筒电容式话筒声波迫使金属膜片振动时，连接在膜声波迫使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈随着一起振动，导致线圈片上的线圈随着一起振动，导致线圈中的磁通量不断发生变化，于是线圈中的磁通量不断发生变化，于是线圈中产生与声波变化规律相同的中产生与声波变化规律相同的电容器电容器MNMN被直流电源充电，当声波使被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生了变化，电路膜片振动时，电容发生了变化，电路中形成变化的中形成变化的 ，于是电阻，于是电阻R R 两两端就输出与声波变化规律相同的端就输出与声波变化规律相同的优点：保真度好。优点：保真度好。动圈式话筒原理动圈式话筒原理RN250V5M5MQM到到放放大大器器声波声波电容式话筒原理电容式话筒原理电流电流电流电流电压电压演示实验一用示波器观察话筒的工作：用示波器观察话筒的工作：Y Y输入输入地地E E C C R R 演示电路演示电路 驻驻极极体体话话筒筒比较音叉与说话所形成波形的区别比较音叉与说话所形成波形的区别体会话筒的作用体会话筒的作用小结：小结：声传感器主要是应用敏感元件把声传感器主要是应用敏感元件把声音信号声音信号转化为转化为电学信号电学信号（电压、电流等（电压、电流等)的仪器。的仪器。例例2 2：唱卡拉唱卡拉OKOK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式用的话筒，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，线圈处于用磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，圈，线圈处于用磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是：（：（）A.A.该传感器是根据电流的磁效应工作的该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.B.该传感器是根据电磁感应原理工作的该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D.D.膜片振动时，金属线圈中会产生感应电流膜片振动时，金属线圈中会产生感应电流例例3 3：在电容式话筒中，当金属膜片在电容式话筒中，当金属膜片M M与固定电极与固定电极N N 距离变小时，下列判断距离变小时，下列判断正确的是：正确的是：()()A.A.电容变大电容变大,R R 中电流中电流 abab B.B.电容变大电容变大,R R 中电流中电流 baba C.C.电容变小电容变小,R R 中电流中电流 abab D.D.电容变小电容变小,R R 中电流中电流 babaRN250V5M5MQM到到放放大大器器声波声波baBDBDB B电熨斗是怎样电熨斗是怎样工作的？工作的？怎样实现温度怎样实现温度的自动控制？的自动控制？情景三三、温度传感器的应用三、温度传感器的应用2.电熨斗电熨斗小结：小结：温度传感器可把温度传感器可把热信号热信号转换为转换为电信号电信号进行自动控制。进行自动控制。1.1.日光灯启动器中的双金属片日光灯启动器中的双金属片启动器原理启动器原理静触片静触片U形动触片形动触片电熨斗原理电熨斗原理大大伸开伸开U U形动触片由双金属片制成，两层膨胀系形动触片由双金属片制成，两层膨胀系数不同，下层数不同，下层 些，受热时些，受热时,U,U形动触形动触片稍稍片稍稍 一些，而与静触片接触，冷一些，而与静触片接触，冷却收缩，两触片分离。却收缩，两触片分离。常温下，上下两触点常温下，上下两触点是是 的；当温度过的；当温度过高时，双金属片形变，高时，双金属片形变，使两触点使两触点 。接触接触分离分离例例4.4.由电熨斗的原理图回答问题：由电熨斗的原理图回答问题：当温度过高时，双金属片将怎样起作用？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？熨烫棉麻衣物和丝绸衣物虚设定不同的温度，应如何利用实现？熨烫棉麻衣物和丝绸衣物虚设定不同的温度，应如何利用实现？常温下上、下触点是接触的还是分离的？常温下上、下触点是接触的还是分离的？放大放大转换转换电路电路小小 结结（一）传感器应用的一般模式：（一）传感器应用的一般模式：传感器传感器执行机构执行机构 显示器显示器（指针式电表、数字屛）（指针式电表、数字屛）计算机系统计算机系统（二）传感器应用（二）传感器应用力传感器应用电子秤力传感器应用电子秤温度传感器应用电熨斗温度传感器应用电熨斗声传感器应用话筒声传感器应用话筒练练 习习1.1.图为测压力的电容式传感器。当压力作用于可动膜片上的电极上图为测压力的电容式传感器。当压力作用于可动膜片上的电极上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致电流计指针偏转。则恒时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致电流计指针偏转。则恒力开始作用到膜片形变稳定过程中，灵敏电流计的偏转情况是（电力开始作用到膜片形变稳定过程中，灵敏电流计的偏转情况是（电流从接线柱流入时，指针右偏）：流从接线柱流入时，指针右偏）：A.A.向右偏转，然后又回到零刻度线处向右偏转，然后又回到零刻度线处B.B.向左偏转，然后又回到零刻度线处向左偏转，然后又回到零刻度线处C.C.向右偏转到某一刻度处静止不动向右偏转到某一刻度处静止不动D.D.向左偏转到某一刻度处静止不动向左偏转到某一刻度处静止不动T T()(m m)T1T2O 固定电极固定电极FG G2.2.在家用电热灭蚊器中，电热部分主要是在家用电热灭蚊器中，电热部分主要是PTCPTC元件，元件，PTCPTC元件是由半导体材料制的电元件是由半导体材料制的电阻器，具有发热、保温双重功能阻器，具有发热、保温双重功能,其电阻率其电阻率随温度随温度T T变化关系如图，则变化关系如图，则:A.A.通电后，电功率先增大后减小通电后，电功率先增大后减小 B.B.通电后，电功率先减小后增大通电后，电功率先减小后增大C.C.当产生的热量与散发热量相等时，温度保持在当产生的热量与散发热量相等时，温度保持在T T1 1不变不变 D.D.当产生的热量与散发热量相等时，温度保持在当产生的热量与散发热量相等时，温度保持在T T1 1和和T T2 2不变不变
