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人教版选修(2-1)《传感器》word教案


传感器 传感器的简单应用 [P 3.]一、传感器的含义 传感器是指这样一类元件:它能够感受诸如位移、速度、力、温度、湿度、流量、声强、温 度、光、声、化学成分等等非电学量,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。 把非电学量转换为电学量以后, 就可以很方便地进行测量、 传输、 处理和自动控制了。 一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成,通过敏感元件获取外界信息并转换成 电信号,通过输出部分输出,然后经控制器分析处理。 电学量 转换电路 转换器件 非 电 物 理 → 敏感元件 → → → 量 二、传感器的分类 1.力电传感器 2.热电传感器 3.光电传感器 4.声电传感器 5.电容式传感器 6.磁电传感器 7.超声波传感器 8.气敏传感器等 [P 4.]三、传感器的简单应用 1、力电传感器 力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号(位移、速度、加速度等)转化为电学 信号(电压、电流等)的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中,如安装在 导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及 ABS 防抱死制动系统等。 [P5 .]例 1、如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB 为一均匀的滑线电阻,阻值为 R,长 度为 L,两边分别有 P1、P2 两个滑动头,P1 可在竖直绝缘光滑的固定杆 MN 上保持水平状 态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,P1 刚好指着 A 端,P1 与托盘固定相连,若 P1、P2 间 出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小.已知弹 簧的劲度系数为 k,托盘自身质量为 m0,电源电动势为 E,内阻不计,当地的重力加速度为 g。求: (1)托盘上未放物体时,在托盘自身 重力作用下,P1 离 A 的距离 xl. (2)托盘上放有质量为 m 的物体时, P1 离 A 的距离 x2. (3)在托盘上未放物体时通常先核准 零点,其方法是:调节 P2,使 P2 离 A 的距离也为 xl,从而使 P1、P2 间的电压 为零.校准零点后,将物体 m 放在托盘 上,试推导出物体质量 m 与 P1、P2 间 的电压 U 之间的函数关系式. 分析:托盘的移动带动 P1 移动,使 P1、P2 间出现电势差,电势差的大小反映了托盘向下移 动距离的大小,由于 R 为均匀的滑线电阻,则其阻值与长度成正比. 解: (1)由力的平衡知识知: m0 g ? kx1 解得 x1 ? m0 g k (2)放上重物重新平衡后, (m0 ? m) g ? kx2 (3)由欧姆定律知 E=IR 由 U=IRx 解得 x1 ? ( m0 ? m) g k Rx x ? ,其中 x 为 P1、P2 间的距离,Rx 为 P1、P2 间的电阻,则 R L mg k x ? x 2 ? x1 ? 联立解得 m? kL U gE 点评:在有关力电传感器的计算中,必然涉及电路计算,注意欧姆定律及分压原理的应用. [P 8.]2、 热电传感器 热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小 (与金属热电阻的特性相反) 的原理 制成的, 它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量。如各种家用电器(空调、冰箱、 热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等。 [P 9.]例 2、如图所示,将多用表的选择开关置于“欧姆”挡,再将电表的两支表笔与负温度 系数的热敏电阻 Rt(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)的两 端相连, 这时表针恰好指在刻度盘的正中间. 若往 R


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