62传感器的应（修改）.ppt

第2节 传感器的应用  力电传感器力电传感器: :主要是利用敏感元件主要是利用敏感元件和变阻器把和变阻器把力学信号力学信号（位移、速度、（位移、速度、加速度等）转化为加速度等）转化为电学信号电学信号（电压、（电压、电流等）的仪器力电传感器广泛地电流等）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、潜艇和宇宙飞船上装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及的惯性导航系统及ABSABS防抱死制动系防抱死制动系统等传感器应用实例一、力传感器的应用一、力传感器的应用————电子秤电子秤金属梁U1U2阅读教材，思考并回答问题：（1）电子秤用的测力装置是什么？它由什么元件组成？（2）简述力传感器的工作原理3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 二、声传感器的应用——话筒传感器应用实例（1）话筒的作用是什么？（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程这种话筒的优点是什么？（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？ 4.声电传感器声电传感器 例例题题1.（（2003上上海海试试题题））唱唱卡卡拉拉OK用用的的话话筒筒，，内内有有传传感感器器。

其其中中有有一一种种是是动动圈圈式式的的，，它它的的工工作作原原理理是是在在弹弹性性膜膜片片后后面面粘粘接接一一个个轻轻小小的的金金属属线线圈圈，，线线圈圈处处于于永永磁磁体体的的磁磁场场中中，，当当声声波波使使膜膜片片前前后后振振动时，就将声音信号转变为电信号下列说法正确的是动时，就将声音信号转变为电信号下列说法正确的是(            )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  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  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  膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 B常温下两触点分离温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触三、温度传感器的应用——电熨斗传感器应用实例双金属片温度传感器：例例2.日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？U形形动触片触片静触片静触片氖泡泡图1解析：日光灯启动器结构如图所示，解析：日光灯启动器结构如图所示，内有一双金属片，热膨胀系数不同。

内有一双金属片，热膨胀系数不同开关闭合后，启动器两极之间有电开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使出的热量使U U形动触片受热膨胀向外形动触片受热膨胀向外延伸，碰到静触片接触，电路接通；延伸，碰到静触片接触，电路接通；温度降低时，温度降低时，U U动触片向里收缩，离动触片向里收缩，离开触点，切断电路开触点，切断电路电熨斗的构造思考与讨论：●常温下两触点是接触还是分离？●如何用调温旋钮来升高或降低电烫斗的工作温度？例例3.3.电熨斗：电熨斗：利用双金属片温度传感器控制电路的通断利用双金属片温度传感器控制电路的通断. .（（1）电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？）电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？（（2）感温铁氧体的组成物质是什么？）感温铁氧体的组成物质是什么？（（3）感温铁氧体有何特点？）感温铁氧体有何特点？（（4）什么是）什么是“居里点居里点”？？四、温度传感器的应用——电饭锅 阅读：阅读：P68 回答回答  利用烟雾对光的散利用烟雾对光的散射来工作的火灾报射来工作的火灾报警器为例，简述其警器为例，简述其工作原理工作原理 光传感器的应用光传感器的应用——火灾报警器火灾报警器例例1.1.如图是天花板上装的火灾报警器，平时，发光二极管如图是天花板上装的火灾报警器，平时，发光二极管 LEDLED发出的光被挡板挡住，光电三极管收不到光，呈现高发出的光被挡板挡住，光电三极管收不到光，呈现高电阻状态；当有烟雾进入罩内后，对光线向各个方向散射，电阻状态；当有烟雾进入罩内后，对光线向各个方向散射，使部分光线照射到光电三极管上，其阻值变小，与传感器使部分光线照射到光电三极管上，其阻值变小，与传感器连接的电路检测到这种变化，就会发出警报连接的电路检测到这种变化，就会发出警报．．  光电传感器光电传感器: 光电传感器中的主要部光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。

如果是光敏件是光敏电阻或光电管如果是光敏电阻电阻的阻值随光照强度的变化而变化的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的如自动冲水机、路灯的原理制成的如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理都是利用了光电传感器的原理六六电容传感器电容传感器 ：      电容器的电容电容器的电容C决定于极板的正对面积决定于极板的正对面积S、极板间距离、极板间距离d以及极板以及极板间的电介质这几个因素如果某一物理量（如角度、位移、深间的电介质这几个因素如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传感器起这种作用的电容器称为电容式传感器 例例1.随着生活质量的提高，自动干已进入家庭，洗手后，将湿随着生活质量的提高，自动干已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从手靠近自动干，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。

手靠近干能使传感器工作，是因为机内喷出，将湿手烘干手靠近干能使传感器工作，是因为     （（         ））             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例例2.图甲是测量图甲是测量                  的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是由于由于C∝∝S，动片与定片，动片与定片间的角度间的角度θ发生变化时，引起发生变化时，引起S的变化，通过测出的变化，通过测出C的变化，测量动片与定片间的夹角的变化，测量动片与定片间的夹角θ                                                                          定片定片θ角度角度θ图乙是测量图乙是测量                     的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是由于由于C∝∝S，，h发生发生变化，金属芯线和导电液体组成的电容发生变化，通过测定变化，金属芯线和导电液体组成的电容发生变化，通过测定C的变的变化，可以测量液面高度化，可以测量液面高度h 的变化的变化。

液面高度液面高度h金属芯线金属芯线电介质电介质导电液体导电液体h图丙是测量图丙是测量                  的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是由于由于C∝∝1/d，压力，压力F 作用在可动电极上，引起极板间距作用在可动电极上，引起极板间距d 的变化，通过测出的变化，通过测出C的变化，的变化，测量压力测量压力F的变化压力压力F图丁是测量图丁是测量                  的电容式传感器，原理是的电容式传感器，原理是由于由于C 随着电介质随着电介质进入极板间的长度发生变化，通过测出进入极板间的长度发生变化，通过测出C的变化，测量位移的变化，测量位移x的变化位移位移x固定电极固定电极F极板极板电介质电介质x可动电极可动电极甲乙丙丁例题例题3.3.如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压间加一电压U U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（（ ））（（A A）距离变化）距离变化 （（B B）正对面积变化）正对面积变化（（C C）介质变化）介质变化 （（D D）电压变化）电压变化金属金属板板金属金属膜膜振振动膜膜外外电路路图5A电感传感器电感传感器电感式传感器是利用线圈的自感或互感的变化电感式传感器是利用线圈的自感或互感的变化来实现测量或控制的一种装置，一般要利用磁场作为媒介来实现测量或控制的一种装置，一般要利用磁场作为媒介或利用磁体的某些现象。

或利用磁体的某些现象 录音机录音机NS实例：磁性物质探测报警器实例：磁性物质探测报警器例例1.为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图所示的为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图所示的装置，它是由一块安装在列车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的装置，它是由一块安装在列车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量仪组成的（测量仪未画出）当列车经过线圈一组线圈及电流测量仪组成的（测量仪未画出）当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的速度和加速度假设磁体端部磁感强度为速度和加速度假设磁体端部磁感强度为B=0.004T，且全部集中在，且全部集中在端面范围内，与端面垂直，磁体宽度与线圈宽度相同，且都很小，端面范围内，与端面垂直，磁体宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数线圈匝数n=5，长，长L=0.2m，电阻，电阻0.4Ω（包括引线电阻），测试记录（包括引线电阻），测试记录下来的电流下来的电流—位移如图所示试求：位移如图所示试求：⑴⑴在离在离O（原点）（原点）30m，，130m处列车的速度处列车的速度v1和和v2的大小的大小⑵⑵假设列车是匀变速运动，求列车加速度的大小假设列车是匀变速运动，求列车加速度的大小SOB解：解：I=E/R=nBLv/Rv=IR/nBL= 0.4I／／5×0.004×0.2= 100×I在在30m处，处，I1 =0.12A         ∴∴v1=12m/s在在130m处，处，I2 =0.15A      ∴∴v2=15 m/s∴∴ a  =（（ v22 - v12 ））/ 2S= 0.405 m/s2i /A100501500.150.100 .05-0 .05-0.10-0.15S/m0。