传感器及其应用.ppt

《传感器及其应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器及其应用.ppt（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第六章第六章 传感器传感器列举生活中的一些自动控制实例，列举生活中的一些自动控制实例，遥控器控制电视开关；日光控制路灯的开关遥控器控制电视开关；日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关；自动门安检门等声音强弱控制走廊照明灯开关；自动门安检门等 音乐茶杯：茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放音乐茶杯：茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放音乐茶杯：茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放音乐茶杯：茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。怎么回事悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。怎么回事悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。怎么回事悦耳的

2、音乐，边闪烁着五彩的光芒。怎么回事 问题引入问题引入音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的控制。茶杯受光照强度的控制。茶杯受光照强度的控制。茶杯受光照强度的控制。光照变化（光强变化）光照变化（光强变化）光照变化（光强变化）光照变化（光强变化）光照

3、时光敏电阻阻值减小光照时光敏电阻阻值减小光照时光敏电阻阻值减小光照时光敏电阻阻值减小电路接通，音乐响起。电路接通，音乐响起。电路接通，音乐响起。电路接通，音乐响起。传感器的定义：传感器的定义：传感器是指这样一类元件：它能够感知诸传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如如力、温度、光、声、化学成分力、温度、光、声、化学成分等非电学等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电压、电流电流等电学量，或转化为等电学量，或转化为电路的通断电路的通断。传感器的作用传感器的作用：传感器的作用是把非电学量转化为电学量或传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现

4、很方便地电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、测量、传输、处理和控制处理和控制。非电学量非电学量传感器传感器电学量电学量 角度角度位移位移速度速度压力压力温度温度湿度湿度声强声强光照光照 传感器传感器电压电压电流电流电阻电阻电容电容非电学量非电学量非电学量非电学量敏感元件转换器件转换电路电学量电学量电学量电学量传感器的工作原理传感器的工作原理：光电传感器光电传感器机油压力传感器机油压力传感器超声波传感器超声波传感器常常见见传传感感器器电子秤电子秤离子感烟器离子感烟器明火探测器明火探测器温度传感器温度传感器湿度传感器湿度传感器 1 1、干簧管、干簧管：是一种能够感知磁场的传感器：是一种能够感知

5、磁场的传感器常见制作传感器的元件常见制作传感器的元件磁感应强度的变化磁感应强度的变化 簧片的磁化和去磁簧片的磁化和去磁 电路的通断电路的通断 干簧继电器的应用事例：干簧继电器的应用事例：干簧继电器的应用事例：干簧继电器的应用事例：实验电源的过载保护实验电源的过载保护实验电源的过载保护实验电源的过载保护(无需保险丝无需保险丝无需保险丝无需保险丝)防盗报警器防盗报警器 报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感知磁场而接通或断开电路。知磁场而接通或断开电路。知磁场而接通或断开电路。知磁场而

6、接通或断开电路。2、光敏电阻、光敏电阻 演示实验：将光敏电阻和多用表的欧姆档相连，随着光照不同，表有何变化？（1）随着光照强度的增加，多用表的指针偏角逐渐）随着光照强度的增加，多用表的指针偏角逐渐变大。表明变大。表明光敏电阻的电阻率与光照强度有关。光敏电阻的电阻率与光照强度有关。光敏电阻受到光照时电阻会变小光敏电阻受到光照时电阻会变小（2）光敏电阻是一种用硫化镉半导体材料做成的，）光敏电阻是一种用硫化镉半导体材料做成的，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。照增强，载流子增多，导电性能变好。（3）光敏电阻能够将光学

7、量转化为电阻这个电学量。）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。例例1 1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中其中R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻此光电计数为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是（器的基本工作原理是（）A A当有光照射当有光照射 R R1 1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压B B当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得低电压时，信号处理系统获得低电压C C信号处理系统每获得一次低电压就记数一次信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D D信号处理系统每获得一次高电压就记数

8、一次信号处理系统每获得一次高电压就记数一次ACAC热热 敏电阻的阻值会随着温度的升高而敏电阻的阻值会随着温度的升高而_减小减小）特性：）特性：热敏电阻能够把热敏电阻能够把 温度温度这个这个热学量热学量转换成为转换成为电阻电阻这个这个电学量电学量金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。3）应用：电阻温度计、报警器等）应用：电阻温度计、报警器等2）异同点）异同点:金属热电阻的阻值会随着温度的升高而金属热电阻的阻值会随着温度的升高而_增大增大热热 敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。3

9、 3热敏电阻和金属热电阻热敏电阻和金属热电阻V例题例题2、如图是一个温度传感器的原理示意图如图是一个温度传感器的原理示意图,Rt是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的。值转变为电信号的。RtR温度升高或降低导致温度升高或降低导致Rt阻值发生变化，使电路中电流也阻值发生变化，使电路中电流也发生变化，导致发生变化，导致R上的电压也发生改变，因此电压表读上的电压也发生改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将温度的化转变为电信号。数将会发生变化，从而就将温度的化转变为电信号。思考方向：思考方向：1、两电阻采取什么连接方式？、两电阻采取什么

10、连接方式？2、转变的电信号应该是哪个电学量？、转变的电信号应该是哪个电学量？3、电压表测的是哪个电阻的电压？、电压表测的是哪个电阻的电压？例题例题3如图是一火警报警的一部分电路示意图。其如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感之间接报警器。当传感器器R2所在处出现火情时，显示器的电流所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器、报警器两端的电压两端的电压U的变化情况是（的变化情况是（）A.I 变大，变大，U 变大变大 B.I 变小，变小，U 变小变小 C.

11、I 变小，变小，U 变大变大 D.I 变大，变大，U 变小变小 R1R2R3AabErB4、电容式位移传感器、电容式位移传感器电容式位移传感器能够把物体电容式位移传感器能够把物体_这个力学量这个力学量转换为转换为_这个电学量这个电学量位移位移位移位移电容电容电容电容电容式位移传感器示意图电容式位移传感器示意图被测物体x x电容器极板电容器极板电介质板（1 1）测定角度）测定角度）测定角度）测定角度 （2 2）测定液面高度）测定液面高度）测定液面高度）测定液面高度h h（3 3）测定压力）测定压力）测定压力）测定压力F F（4 4）测定位移）测定位移）测定位移）测定位移x x 定片定片动片动片电

12、介质电介质金属芯线金属芯线导电液体导电液体待测压力待测压力F固定电极固定电极可动电极可动电极x极板极板极板极板电介质电介质（4）、其他电容式传感器例例题题4 随随着着生生活活质质量量的的提提高高，自自动动干干手手机机已已进进入入家家庭庭，洗洗手手后后，将将湿湿手手靠靠近近自自动动干干手手机机，机机内内的的传传感感器器便便驱驱动动电电热热器器加加热热，有有热热空空气气从从机机内内喷喷出出，将将湿湿手手烘烘干干。手手靠靠近近干干手手机机能能使使传传感感器器工工作作，是是因为因为 （）A.改变了湿度改变了湿度 B.改变了温度改变了温度C.改变了磁场改变了磁场 D.改变了电容改变了电容 D（1）材料：

13、半导体）材料：半导体 如：砷化铟如：砷化铟（2）工作原理图）工作原理图NMFBEIUH霍尔元件工作原理图（3）霍尔电压）霍尔电压:K为比例系数，称为为比例系数，称为霍尔系数霍尔系数其大小与元件的材料有关。其大小与元件的材料有关。一个霍尔元件的一个霍尔元件的d、k为定值，再保持为定值，再保持I恒定，则恒定，则UH 的变化的变化就与就与B成正比。因此霍尔元件又称成正比。因此霍尔元件又称磁敏元件磁敏元件。霍尔元件能够把霍尔元件能够把_这个磁学量转换为这个磁学量转换为_这个电学量这个电学量磁感应强度磁感应强度电压电压5.5.霍尔元件霍尔元件例题例题5、如如图图所示是霍所示是霍尔尔元件的工作原理示意元件

14、的工作原理示意图图，如果，如果用用d表示薄片的厚度，表示薄片的厚度，k为为霍霍尔尔系数，系数，对对于一个霍于一个霍尔尔元件元件d、k为为定定值值，如果保持，如果保持电电流流I恒定，恒定，则则可以可以验证验证UH随随B的的变变化情况以下化情况以下说说法中正确的是法中正确的是 ()A将永磁体的一个磁极逐将永磁体的一个磁极逐渐渐靠近靠近 霍霍尔尔元件的工作面元件的工作面时时，UH将将变变大大B在在测测定地球两极的磁定地球两极的磁场场强强弱弱时时，霍霍尔尔元件的工作面元件的工作面应应保持水平保持水平C在在测测定地球赤道上的磁定地球赤道上的磁场场强强弱弱时时，霍，霍尔尔元件的工作面元件的工作面应应保保持

15、水平持水平D改改变变磁感磁感线线与霍与霍尔尔元件工作面的元件工作面的夹夹角，角，UH将将发发生生变变化化ABD6.力传感器力传感器电子秤电子秤金属梁金属梁形变形变形变形变（力学量）（力学量）（力学量）（力学量）电电电电 压压压压（电学量）（电学量）（电学量）（电学量）转换转换机理机理半导体材料半导体材料半导体材料半导体材料应变片应变片应变片应变片金金金金属属属属梁梁梁梁上上上上下下下下表表表表面面面面各各各各贴贴贴贴一一一一个个个个应应应应变变变变片片片片自由端受到向下压力自由端受到向下压力自由端受到向下压力自由端受到向下压力梁发生弯曲梁发生弯曲梁发生弯曲梁发生弯曲上表面拉伸上表面拉伸上表面拉

16、伸上表面拉伸下表面压缩下表面压缩下表面压缩下表面压缩R R增大增大增大增大R R减小减小减小减小片片片片应应应应变变变变F F 越大越大越大越大应变片中应变片中应变片中应变片中R R 变化越大变化越大变化越大变化越大I I 恒定恒定恒定恒定输出电输出电输出电输出电压差大压差大压差大压差大例题例题6某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换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（比例系数器，该转换

17、器的输出电压正比于受压面受到的压力（比例系数器，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（比例系数为为为为 k k）如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载）如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载）如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载）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时的输出电压为时的输出电压为时的输出电压为 0 0；而后在其受压面上放上物体，即可测得与；而后在其受压面上放上物体，即可测得与；而后在其受压面上放上物体，即可测得与；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物体的质量成正比的输出电压物体的质量成正比的

18、输出电压物体的质量成正比的输出电压 U U。现有下列器材：力电转换器、质量为现有下列器材：力电转换器、质量为现有下列器材：力电转换器、质量为现有下列器材：力电转换器、质量为 mm0 0 的砝码、电压表、的砝码、电压表、的砝码、电压表、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（可置滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可置滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可置滑动变阻器、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于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的

19、测量于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量 m m。（1 1）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使）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。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。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。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 2）简要说明测量步骤，求出比例系数）简要说明测量步骤，求出比例系数）简要说明测量步骤，求出比例系数）简要说明测

20、量步骤，求出比例系数 k k，并测出待测物体，并测出待测物体，并测出待测物体，并测出待测物体的质量的质量的质量的质量 m m。（3 3）请设想实验中可能会出现的一个问题。）请设想实验中可能会出现的一个问题。）请设想实验中可能会出现的一个问题。）请设想实验中可能会出现的一个问题。力电转换器力电转换器力电转换器力电转换器受压面受压面受压面受压面_ _+_ _输出输出输出输出输入输入输入输入力电转换器力电转换器力电转换器力电转换器受压面受压面受压面受压面_ _+_ _V V(1)(1)电路设计电路设计电路设计电路设计(2)(2)测量步骤测量步骤测量步骤测量步骤调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。

21、调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。将质量为将质量为将质量为将质量为 mm0 0 的砝码放在转换器上，记下输出电压的砝码放在转换器上，记下输出电压的砝码放在转换器上，记下输出电压的砝码放在转换器上，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。得得得得 k k=U U0 0/mm0 0g g由由由由 U U0 0=kmkm0 0g g得得 m m=m m0 0U U1 1/

22、U U0 0 由由U U1 1=kmgkmg(3)(3)可能出现的问题可能出现的问题可能出现的问题可能出现的问题因电源电压不够而输出电压调不到零因电源电压不够而输出电压调不到零因电源电压不够而输出电压调不到零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待测物体质量超出转换器量程7.声传感器声传感器动圈式话筒动圈式话筒动圈式话筒动圈式话筒膜片膜片膜片膜片声波趋动下声波趋动下声波趋动下声波趋动下平衡位置平衡位置平衡位置平衡位置附近振动附近振动附近振动附近振动线圈振动线圈振动线圈振动线圈振动线圈中线圈中线圈中线圈中磁通量磁通量磁通量磁

23、通量周期性周期性周期性周期性变化变化变化变化周期性周期性变化的变化的感应电流感应电流绝缘支架绝缘支架绝缘支架绝缘支架电容式话筒电容式话筒电容式话筒电容式话筒薄薄薄薄金金金金属属属属膜膜膜膜MM固固固固定定定定电电电电极极极极N N构构 成成电容器电容器电容器电容器充电充电充电充电直流电源直流电源直流电源直流电源膜片膜片膜片膜片MM声波趋动声波趋动声波趋动声波趋动振动振动振动振动电容变化电容变化电容变化电容变化电容器电容器电容器电容器充电放电充电放电充电放电充电放电电路中电路中电路中电路中形成变形成变形成变形成变化电流化电流化电流化电流R R两端输出两端输出两端输出两端输出与声音规律与声音规律与

24、声音规律与声音规律相同的电压相同的电压相同的电压相同的电压例题例题7.电容式话筒的保真度比动圈式话筒好电容式话筒的保真度比动圈式话筒好,其工作原理如图所示其工作原理如图所示,Q是绝缘支架是绝缘支架,M是薄是薄金属膜和固定电极金属膜和固定电极N形成一个电容器形成一个电容器,被直被直流电源充电流电源充电,当声波使膜片振动时当声波使膜片振动时,电容发生电容发生变化变化,电路中形成变化的电流电路中形成变化的电流,当膜片向右运当膜片向右运动的过程中有（动的过程中有（）A 电容变大电容变大 B 电容变小电容变小 C 导线导线AB中有向左的电流中有向左的电流 D 导线导线AB中有向右的电流中有向右的电流A

25、C 8.温度传感器温度传感器电熨斗电熨斗电熨斗电熨斗原理图原理图原理图原理图双金属片双金属片双金属片双金属片温温温温控控控控原原原原理理理理电饭锅电饭锅电饭锅电饭锅感温铁氧体感温铁氧体感温铁氧体感温铁氧体感温材料感温材料感温材料感温材料氧化锰、氧化锌氧化锰、氧化锌氧化锰、氧化锌氧化锰、氧化锌氧化铁粉末混合氧化铁粉末混合氧化铁粉末混合氧化铁粉末混合居里点居里点居里点居里点常温下有磁性常温下有磁性常温下有磁性常温下有磁性常温下有磁性常温下有磁性约约约约约约 103 103 103 000CCC 时，失去磁性时，失去磁性时，失去磁性时，失去磁性时，失去磁性时，失去磁性结结结结构构构构图图图图示示示示

26、开始煮饭时，用手压下开开始煮饭时，用手压下开开始煮饭时，用手压下开开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁关按钮，永磁体与感温磁关按钮，永磁体与感温磁关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮体相吸，手松开后，按钮体相吸，手松开后，按钮体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。不再恢复到图示状态。不再恢复到图示状态。不再恢复到图示状态。水沸腾后，锅内水沸腾后，锅内水沸腾后，锅内水沸腾后，锅内大致保持大致保持大致保持大致保持 100100不变。不变。不变。不变。饭熟后，水分被大米吸收，锅底饭熟后，水分被大米吸收，锅底饭熟后，水分被大米吸收，锅底饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升

27、至温度升高，当温度升至温度升高，当温度升至温度升高，当温度升至“居里点居里点居里点居里点103103”时，感温磁体失去铁磁性，时，感温磁体失去铁磁性，时，感温磁体失去铁磁性，时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，在弹簧作用下，永磁体被弹开，在弹簧作用下，永磁体被弹开，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止触点分离，切断电源，从而停止触点分离，切断电源，从而停止触点分离，切断电源，从而停止加热加热加热加热如果用电饭锅烧水，水沸腾后，如果用电饭锅烧水，水沸腾后，如果用电饭锅烧水，水沸腾后，如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持锅内保持锅内保持锅内保持100100不变，

28、温度低于不变，温度低于不变，温度低于不变，温度低于“居里点居里点居里点居里点103103”，电饭锅不能自，电饭锅不能自，电饭锅不能自，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升动断电。只有水烧干后，温度升动断电。只有水烧干后，温度升动断电。只有水烧干后，温度升高到高到高到高到103103才能自动断电。才能自动断电。才能自动断电。才能自动断电。例例8、如、如图图所示是所示是电饭煲电饭煲的的电电路路图图，S1是一个控温开关，是一个控温开关，手手动闭动闭合后，当此开关温度达到居里点（合后，当此开关温度达到居里点（103）时时，会，会自自动动断开。断开。S2是一个自是一个自动动控温开关，当温度低于控温开

29、关，当温度低于70时时会会自自动闭动闭合；温度高于合；温度高于80时时，会自，会自动动断开。断开。红红灯是加灯是加热时热时的指示灯，黄灯是保温的指示灯，黄灯是保温时时的指示灯。分流的指示灯。分流电电阻阻R1R2500，计计算加算加热电热电阻阻丝丝R350，两灯两灯电电阻不阻不计计。（1）分析）分析电饭煲电饭煲的工作原理。的工作原理。（2）计计算加算加热热和保温两种状和保温两种状态态下消耗的下消耗的电电功率之比。功率之比。（3）简简要回答，如果不要回答，如果不闭闭合开关合开关S1，能将，能将饭饭煮熟煮熟吗吗？冰箱温度控制器冰箱温度控制器冰箱温度控制器冰箱温度控制器MM1 1 测温泡测温泡测温泡测

30、温泡2 2 细管细管细管细管3 3 弹性金属盒弹性金属盒弹性金属盒弹性金属盒4 4 弹簧片弹簧片弹簧片弹簧片5 5 动触点动触点动触点动触点6 6 静触点静触点静触点静触点7 7 拉杆拉杆拉杆拉杆8 8 凸轮凸轮凸轮凸轮9 9 连杆连杆连杆连杆冰箱内温度较冰箱内温度较冰箱内温度较冰箱内温度较高时，密封系高时，密封系高时，密封系高时，密封系统中的压强增统中的压强增统中的压强增统中的压强增大，盆体膨胀，大，盆体膨胀，大，盆体膨胀，大，盆体膨胀，膜盒膜盒膜盒膜盒3 3通过小柱通过小柱通过小柱通过小柱体带动弹簧片体带动弹簧片体带动弹簧片体带动弹簧片4 4，使动触点，使动触点，使动触点，使动触点5 5与

31、与与与静触点静触点静触点静触点6 6接触，接触，接触，接触，控制压缩机自控制压缩机自控制压缩机自控制压缩机自动开始工作，动开始工作，动开始工作，动开始工作，而在达到设定而在达到设定而在达到设定而在达到设定的低温时拉簧的低温时拉簧的低温时拉簧的低温时拉簧带动弹簧片带动弹簧片带动弹簧片带动弹簧片4 4将将将将触点触点触点触点5 5、6 6断开，断开，断开，断开，使压缩机停止使压缩机停止使压缩机停止使压缩机停止工作工作工作工作 凸轮逆时针转动会加大连杆凸轮逆时针转动会加大连杆凸轮逆时针转动会加大连杆凸轮逆时针转动会加大连杆9 9对弹簧对弹簧对弹簧对弹簧7 7的拉力，的拉力，的拉力，的拉力，该拉力与弹

32、性膜盒该拉力与弹性膜盒该拉力与弹性膜盒该拉力与弹性膜盒3 3共同控制弹簧片共同控制弹簧片共同控制弹簧片共同控制弹簧片4 4的运动，故的运动，故的运动，故的运动，故弹簧弹簧弹簧弹簧7 7上弹力的变化会改变设定的温度上弹力的变化会改变设定的温度上弹力的变化会改变设定的温度上弹力的变化会改变设定的温度火灾报警器火灾报警器烟雾散射式烟雾散射式烟雾散射式烟雾散射式火灾报警器火灾报警器火灾报警器火灾报警器结结结结构构构构原原原原理理理理在没有发生火灾时，光电三极在没有发生火灾时，光电三极在没有发生火灾时，光电三极在没有发生火灾时，光电三极管收不到管收不到管收不到管收不到 LED LED 发出的光，呈发出的

33、光，呈发出的光，呈发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时，现高电阻状态。当发生火灾时，现高电阻状态。当发生火灾时，现高电阻状态。当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾进入罩内产生大量烟雾，烟雾进入罩内产生大量烟雾，烟雾进入罩内产生大量烟雾，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光后对光有散射作用，使部分光后对光有散射作用，使部分光后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电线照射到光电三极管上，其电线照射到光电三极管上，其电线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路阻变小。与传感器连接的电路阻变小。与传感器连接的电路阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警检测出这种变化，

34、就会发出警检测出这种变化，就会发出警检测出这种变化，就会发出警报。报。报。报。原理原理原理原理工作工作工作工作测测 力力测物体加速度测物体加速度测物体角速度测物体角速度测测 位位 移移拓展性研究拓展性研究例例例例1.1.如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中 P P 为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O O 是悬挂点，是悬挂点，是悬挂点，是悬挂点，R

35、 R0 0 是保护电阻，是保护电阻，是保护电阻，是保护电阻，CD CD 是水平放置的光滑电阻丝，与悬是水平放置的光滑电阻丝，与悬是水平放置的光滑电阻丝，与悬是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在丝与电阻丝在丝与电阻丝在丝与电阻丝在 C C 点接触，此时电路中的电流为点接触，此时电路中的电流为点接触，此时电路中的电流为点接触，此时电路中的电流为 I I，有风，有风，有风，有风时细金属丝将偏转一角度时细金属丝将偏转

36、一角度时细金属丝将偏转一角度时细金属丝将偏转一角度（与风力大小有关），细与风力大小有关），细与风力大小有关），细与风力大小有关），细金属丝与电阻丝在金属丝与电阻丝在金属丝与电阻丝在金属丝与电阻丝在 C C 点接触，已知风力方向水平向左，点接触，已知风力方向水平向左，点接触，已知风力方向水平向左，点接触，已知风力方向水平向左，OCOC=h h，CD CD=l l，球的质量为，球的质量为，球的质量为，球的质量为 mm，电阻丝单位长度的电，电阻丝单位长度的电，电阻丝单位长度的电，电阻丝单位长度的电阻为阻为阻为阻为 k k，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属

37、丝偏，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏，电源内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转转转转 角时，电流表的示数为角时，电流表的示数为角时，电流表的示数为角时，电流表的示数为I I ，此时风力大小为，此时风力大小为，此时风力大小为，此时风力大小为 F F，试，试，试，试写出：写出：写出：写出：(1)(1)风力大小风力大小风力大小风力大小 F F 与与与与 的关系式的关系式的关系式的关系式.(2)(2)风力大小风力大小风力大小风力大小 F F 与电流表示数与电流表示数与电流表示数与电流表示数 I I 的关系式的关系式的关系式的关系式.P PC C A AO OR R0 0C CD D F F

38、=R R0 0+klklI II I R R0 0k kk kmgmgh hh h)(例例例例2.2.惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系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统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示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，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆

39、上套一意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为个质量为个质量为个质量为 mm 的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为 k k 的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来的弹簧相连，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，可通过标尺静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺静止，弹簧处于自

40、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。设某段测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段测出滑块的位移，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，指针向左偏离时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离 O O 点的距离点的距离点的距离点的距离为为为为S S，则这段时间内导弹的加速度，则这段时间内导弹的加速度，则这段时间内导弹的加速度，则这段时间内导弹的加速度 （）A.A.方向向左，大小为方向向左，大小为方向向左，大小为方

41、向向左，大小为 k S k S/mmB B方向向右，大小为方向向右，大小为方向向右，大小为方向向右，大小为 k Sk S/mmC C方向向左，大小为方向向左，大小为方向向左，大小为方向向左，大小为 2 2k Sk S/mm D.D.方向向右，大小为方向向右，大小为方向向右，大小为方向向右，大小为 2 2k S k S/m m01010U UP PD D若电位器（可变电阻）总长度为若电位器（可变电阻）总长度为若电位器（可变电阻）总长度为若电位器（可变电阻）总长度为 l l，其电阻均匀，两端接在稳压电源其电阻均匀，两端接在稳压电源其电阻均匀，两端接在稳压电源其电阻均匀，两端接在稳压电源 U U0

42、0 上，当导弹以加速度上，当导弹以加速度上，当导弹以加速度上，当导弹以加速度 a a 沿水平方向运沿水平方向运沿水平方向运沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片动时，与滑块连接的滑动片动时，与滑块连接的滑动片动时，与滑块连接的滑动片 P P 产生位产生位产生位产生位移，此时可输出一个电信号移，此时可输出一个电信号移，此时可输出一个电信号移，此时可输出一个电信号 U U，作为，作为，作为，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹惯性制导系统的信息源，为控制01010U UP P导弹运动状态输入信息，试写出导弹运动状态输入信息，试写出导

43、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 U 与与与与 a a 的函数关系式。的函数关系式。的函数关系式。的函数关系式。解答：解答：解答：解答：S S=mama/2/2k k a=2kS/mU U=R Rx xR RU U0 0U U0 0S Sl l=mUmU0 02 2klkla例例例例3.3.飞机、航天器、潜艇的转动角飞机、航天器、潜艇的转动角飞机、航天器、潜艇的转动角飞机、航天器、潜艇的转动角速度可用结构如图所示的原理进行速度可用结构如图所示的原理进行速度可用结构如图所示的原理进行速度可用结构如图所示的原理进行测量测量测量测量.当系统绕轴当系统绕轴当系统绕轴当系统绕轴

44、 OOOO 转动时，元件转动时，元件转动时，元件转动时，元件 A A 发生位移并输出相应的电压信号，发生位移并输出相应的电压信号，发生位移并输出相应的电压信号，发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信成为飞机、卫星等的制导系统的信成为飞机、卫星等的制导系统的信成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知息源。已知息源。已知息源。已知 A A 的质量为的质量为的质量为的质量为 mm，弹簧的，弹簧的，弹簧的，弹簧的劲度系数为劲度系数为劲度系数为劲度系数为 k k、自然长度为、自然长度为、自然长度为、自然长度为 l l，电，电，电，电A A S S P PC CB BU UO O O

45、 O源的电动势为源的电动势为源的电动势为源的电动势为E E、内阻不计、内阻不计、内阻不计、内阻不计.滑动变阻器总长也为滑动变阻器总长也为滑动变阻器总长也为滑动变阻器总长也为 l l,电阻分电阻分电阻分电阻分布均匀布均匀布均匀布均匀,系统静止时系统静止时系统静止时系统静止时 P P 在在在在 B B 点，当系统以角速度点，当系统以角速度点，当系统以角速度点，当系统以角速度 转动时转动时转动时转动时,试写出输出电压试写出输出电压试写出输出电压试写出输出电压 U U 与与与与 的函数式。的函数式。的函数式。的函数式。解答：解答：解答：解答：设弹簧伸长设弹簧伸长设弹簧伸长设弹簧伸长 x x,则则则则

46、kx=m kx=m 2 2(l+xl+x)x=x=m m 2 2 l lk km m 2 2即即即即设滑动变阻器单位长度的电阻为设滑动变阻器单位长度的电阻为设滑动变阻器单位长度的电阻为设滑动变阻器单位长度的电阻为 r r0 0 U U=IRIRx x=E x rE x r0 0l l r r0 0=x xl lE E U U=E m E m 2 2k km m 2 21.用如图示的电磁继电器用如图示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。情时电铃报警。可供选择的器材如下：可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电

47、铃、热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。滑动变阻器、开关、导线。aedcb课堂练习课堂练习2.图图1为为某某一一热热敏敏电电阻阻R(电电阻阻值值随随温温度度的的改改变变而而改改变变，且且对对温温度度很很敏感敏感)的的I-U关系曲线图。关系曲线图。为为了了通通过过测测量量得得到到图图1所所示示I-U关关系系的的完完整整曲曲线线，在在图图2和和图图3两两个个电路中应选择的是图电路中应选择的是图 ；简要说明理由：；简要说明理由：。（电电源源电电动动势势为为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0-100）在在图图4电电路

48、路中中，电电源源电电压压恒恒为为9V，电电流流表表读读数数为为70mA，定定值值电电阻阻R1=250。由由热热敏敏电电阻阻的的I-U关关系系曲曲线线可可知知，热热敏敏电电阻阻两两端端的的电电压压为为_V；电阻；电阻R2的阻值为的阻值为 。举出一个可以应用热敏电阻的例子：举出一个可以应用热敏电阻的例子：_。VA图图2VA图图3I/mAU/V1 2 3 4 5 6 7500图图110203040AR1R2热热敏敏电电阻阻图图4R9V2电压可从电压可从0V调到所需电压，调节范围较大调到所需电压，调节范围较大热敏温度计热敏温度计3.如如图图所所示示甲甲为为在在温温度度为为10左左右右的的环环境境中中工

49、工作作的的自自动动恒恒温温箱箱简简图图，箱箱内内电电阻阻R120k，R R2 210k10k，R R3 340 40 kk，R1为为热热敏敏电电阻阻，它它的的电电阻阻随随温温度度变变化化的的图图线线如如图图乙乙所所示示。当当a、b端端电电压压Uab 0时时，电电压压鉴鉴别别器器会会令令开开关关S接接通通，恒恒温温箱箱内内的的电电热热丝丝发发热热，使使箱箱内内温温度度提提高高；当当Uab 0时时，电电压压鉴鉴别别器器使使S断断开开，停停止止加加热热，恒恒温温箱箱内内的的温温度度恒恒定定在在。解析：设电路路端电压为解析：设电路路端电压为U，当当Uab0时，时，有有UR1（R1 R2）UR3（R3

50、Rt）解得解得Rt20k由图乙可知，当由图乙可知，当Rt20k时，时，t t35354.4.如图所示，如图所示，如图所示，如图所示，图甲为热敏电阻图甲为热敏电阻图甲为热敏电阻图甲为热敏电阻 R R t t 图象，图象，图象，图象，图乙为图乙为图乙为图乙为用此热敏电阻用此热敏电阻用此热敏电阻用此热敏电阻 R R 和继电器组成的一个简单恒温箱控制和继电器组成的一个简单恒温箱控制和继电器组成的一个简单恒温箱控制和继电器组成的一个简单恒温箱控制电路，继电器线圈的电阻为电路，继电器线圈的电阻为电路，继电器线圈的电阻为电路，继电器线圈的电阻为 150 150。当线圈中的电流。当线圈中的电流。当线圈中的电流