高中物理 6.2傳感器的應用(一)課件 新人教版選修3-2.ppt
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第二節(jié) 傳感器的應用(一),第六章 傳感器,傳感器應用的一般模式:,,,,一.力電傳感器的應用——電子稱,閱讀教材,思考并回答問題:,(1)電子秤使用的測力裝置是什么? 它是由什么元件組成的?,(2)簡述力傳感器的工作原理。,(3)應變片能夠把什么力學量轉化為什么電學量?,,,應變片能夠把物體形變這個力學量轉化為電壓這個電學量,,,例1:(2003上??碱})演示位移傳感器的工作原理如圖示,物體M在導軌上平移時,帶動滑動變阻器的金屬滑桿p,通過電壓表顯示的數(shù)據(jù),來反映物體位移的大小x。假設電壓表是理想的,則下列說法正確的是 ( ) A. 物體M運動時,電源內的電流會發(fā)生變化 B. 物體M運動時,電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化 C. 物體M不動時,電路中沒有電流 D. 物體M不動時,電壓表沒有示數(shù),B,,,例2:(1)慣性制導系統(tǒng)已廣泛應用于導彈工程中,這個系統(tǒng)的重要元件是加速度計。加速度計的構造和原理的示意圖如圖示,沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一個質量為m的滑塊,滑塊的兩側分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連,兩彈簧的另一端與固定壁相連?;瑝K原來靜止,彈簧處于自然長度?;瑝K上有指針,可通過標尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統(tǒng)進行制導。設某段時間內導彈沿水平方向運動,指針向左偏離O點的距離為S,則這段時間內導彈的加速度 ( ) A. 方向向左,大小為 k S/m B.方向向右,大小為 k S/m C.方向向左,大小為 2k S/m D. 方向向右,大小為 2k S/m,D,,,(2)若電位器(可變電阻)總長度為L,其電阻均勻,兩端接在穩(wěn)壓電源U0上,當導彈以加速度a沿水平方向運動時,與滑塊連接的滑動片P產(chǎn)生位移,此時可輸出一個電信號U,作為導彈慣性制導系統(tǒng)的信息源,為控制導彈運動狀態(tài)輸入信息,試寫出U與a 的函數(shù)關系式。,解:a=2kS/m,∴ S=ma/2k,U=U0 Rx / R = U0 S / L,=maU0 / 2kL,=mU0 a / 2kL∝a,,,例3:可測量飛機、航天器、潛艇的轉動角速度,其結構如圖所示。當系統(tǒng)繞軸OO′轉動時,元件A發(fā)生位移并輸出相應的電壓信號,成為飛機、衛(wèi)星等的制導系統(tǒng)的信息源。已知A的質量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長度為l,電源的電動勢為E、內阻不計?;瑒幼冏杵骺傞L也為l ,電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時P在B點,當系統(tǒng)以角速度ω轉動時,試寫出輸出電壓U與ω的函數(shù)式。,解:設彈簧伸長x , 則,kx=m ω2(l+x),∴ x= m ω2 l / ( k-m ω2 ),設滑動變阻器單位長度 的電阻為r1,U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l,∴ U= Em ω2 /(k-m ω2),,,二. 聲傳感器的應用——話筒,(1)話筒的作用是什么?,(2)說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。,閱讀教材并思考,聲音信號轉化為電信號,膜片接收到聲波后引起振動,連接在膜片上的線圈隨著一起振動,線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應電流(電信號),感應電流的大小和方向都變化,振幅和頻率的變化都由聲波決定,這個信號電流經(jīng)擴音器放大后傳給揚聲器,從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音。,,,(3)說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點是什么?,(4)駐極體話筒的工作原理是什么?有何優(yōu)點?,利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電.當聲波使膜片振動時,電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓.優(yōu)點:保真度好。,駐極體話筒的原理同電容式話筒,只是其內部感受聲波的是駐極體塑料薄膜.優(yōu)點:體積小,重量輕,價格便宜,靈敏度高,工作電壓低。,,,例題4:(2003上海試題)唱卡拉OK用的話筒,內有傳感器。其中有一種是動圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈,線圈處于永磁體的磁場中,當聲波使膜片前后振動時,就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是 ( ) A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的 B 該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的 C 膜片振動時,穿過金屬線圈的磁通量不變 D 膜片振動時,金屬線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢,B,,,,例題5:如圖是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極,在兩極間加一電壓U,人對著話筒說話時,振動膜前后振動,使電容發(fā)生變化,導致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化,使聲音信號被話筒轉化為電信號,其中導致電容變化的原因可能是容器兩板間的( ) (A)距離變化 (B)正對面積變化 (C)介質變化 (D)電壓變化,A,,,三.溫度傳感器的應用——電熨斗,,,(1)常溫下,上、下觸點應是接觸的還是 分離的?當溫度過高時,雙金屬片將怎樣起作用? (2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設 定不同的溫度,這是如何使用調溫旋鈕來實現(xiàn)的?,思考與討論:,,,本節(jié)課主要學習了以下幾個問題: 1、力傳感器的應用——電子秤 2、聲傳感器的應用——話筒 3、溫度傳感器的應用——電熨斗 力傳感器是把力信號轉換成電信號;聲傳感器是把聲音信號轉換為電信號,而溫度傳感器往往是用來進行自動控制.,小結:,,,一.力電傳感器的應用,力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號(位移、速度、加速度等)轉化為電學信號(電壓、電流等)的儀器。力電傳感器廣泛地應用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中,如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。,1.測質量,,2.測 力,3.測物體加(角)速度,4.測 位 移,聲電傳感器是指將聲音信號轉換為電信號的一類傳感器,常見的電容式話筒和動圈式話筒都是聲電傳感器。,二. 聲傳感器的應用——話筒,,,三.熱電傳感器,,熱電傳感器是指將溫度信號轉換成電信號的一類傳感器,一般有兩類:一類是隨溫度變化引起傳感器中某個組件形狀的變化(如熱脹冷縮)達到轉換信號的目的;還有一類是隨溫度變化引起電阻的變化(如半導體材料中熱敏電阻隨溫度升高電阻減?。┻_到轉換信號的目的。,,- 配套講稿:
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- 高中物理 6.2傳感器的應用一課件 新人教版選修3-2 6.2 傳感器 應用 課件 新人 選修
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