传感器原理及技术应用.pptVIP

自我批阅 (18分)用如图10所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度,该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组合成的压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后.汽车静止时,传感器a、b的示数均为10 N.(g取10 m/s2) (1)若传感器a的示数为14 N,b的示数为6.0 N,求此时汽车的加速度大小和方向. (2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零. 图10 解析 传感器上所显示出力的大小,即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知,此即为弹簧上的弹力大小,亦即该弹簧对滑块的弹力大小. (1)如右图所示,依题意：左侧弹簧对 滑块向右的推力F1=14 N,右侧弹簧对 滑块的向左的推力F2=6.0 N.(3分) 滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有 F1-F2=ma1 (3分) 得a1= m/s2=4 m/s2 (2分) a1与F1同方向,即向前(向右). (2分) * 一、传感器的工作原理 1.概念:能够感受外界信息,并将其按照一定的规律转换成 的器件或装置,叫传感器. 2.组成:一般由 、转换器件、转换电路三个部分组成. 3.原理:通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量.例如,光电传感器利用 将光信号转换成电信号;热电传感器利用 将温度信号转换成电信号. 传感器的原理及应用 考点自清 电信号 敏感元件 光敏电阻 热敏电阻 4.流程: 5.类别:最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成,它感受被测量时,直接输出电学量,如热电偶.有的传感器由敏感元件和转换器件组成,设有转换电路,如光电池、光电管等;有的传感器,转换电路不止一个,要经过若干次转换. 6.传感器的分类:目前对传感器尚无一个统一的分类方法,常用的分类方法有两个: (1)按 分类,如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时,相应的传感器称为 传感器、 传感器、 传感器、速度传感器、加速度传感器. (2)按传感器的 分类,可分为 传感器、 传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等. 7.传感器的元件:制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等. 输入量 温度 压力 位移 工作原理 电阻 电容 二、传感器的应用 1.力传感器的应用——电子秤 (1)作用:称量物体重量 (2)敏感元件:应变片.应变片能够把物体形变这个力学量转换为 这个电学量. 2.声传感器的应用——话筒 (1)话筒的作用:把声信号转换为电信号. (2)话筒分类:①电容式话筒;②驻极体话筒;③动圈式话筒. 电压 3.温度传感器:①敏感元件:热敏电阻和 ; ②应用:电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器. 4.光传感器:①敏感元件:光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等;②应用:鼠标、火灾报警器、光控开关. 金属热电阻 热点一 传感器的元件 1.光敏电阻:光敏电阻能把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量. (1)特性:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化.光照增强,电阻变小;光照减弱,电阻增大. (2)工作原理:光敏电阻是用半导体材料制成的,硫化镉在无光时,载流子(导电电荷)极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子也增多,导电性能变好. 热点聚焦 2.热敏电阻和金属热电阻:热敏电阻或金属热电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量. (1)特性:金属的电阻率随温度的升高而增大,用金属丝可以制作温度传感器,称为热电阻.有些半导体,电阻率随温度的变化非常明显;温度上升时,有些半导体的导电能力增强. (2)电阻——温度特性曲线(如图1所示) a金属导线;b热敏电阻. 图1 特别提示 对于金属热电阻其阻值随温度的升高而增大,而一般的半导体热敏电阻其阻值随温度的升高而减小. 3.霍尔元件:霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量. (1)特性:霍尔电压UH= ,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关.一个霍尔元件的d、k为定值,再保持I恒定,则UH的变化就与B成正比(如图2所示). (2)工作原理:外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力,在导体板的一侧聚集,在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷,从而形成横向电场;横向电场对电子施加与洛伦兹力