新課標(biāo)人教版3-2選修三61傳感器及其工作原理4(已修改)
2024-12-04 11:01 本頁(yè)面
【正文】 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 傳感器是把非電學(xué)物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量、傳輸、處理的電學(xué)量（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動(dòng)控制作用。一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成，如： 一、傳感器的含義 非電物理量 轉(zhuǎn)換器件 敏感元件 轉(zhuǎn)換電路 電學(xué)量 二、傳感器的分類 ３ .光電傳感器 二、傳感器的分類 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等）的儀器。 應(yīng)用 :廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中， 如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及 ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。 （ 1）測(cè)物體的質(zhì)量 E P A S B R0 A P A S B R0 V E P A S B R0 V E （ 2）測(cè)物體加（角）速度 例 ， 它已成為導(dǎo)彈 、 飛機(jī) 、潛艇后宇宙飛船制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源 。 如圖為應(yīng)變式加速度計(jì)示意圖 ，當(dāng)系統(tǒng)加速時(shí) ， 加速度計(jì)中的敏感元件也處于加速狀態(tài) ， 敏感元件由彈簧連接并架在光滑支架上 ， 支架與待測(cè)系統(tǒng)固定在一起 ， 敏感元件下端的滑動(dòng)臂可在滑動(dòng)變阻器 R上自由滑動(dòng) ， 當(dāng)系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 敏感元件發(fā)生位移 ， 并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出 ， 已知：敏感元件的質(zhì)量為 m， 兩彈簧的勁度系數(shù)為 k， 電源的電動(dòng)勢(shì)為 E， 內(nèi)電阻不計(jì) ，滑動(dòng)變阻器的總電阻為 R， 有效長(zhǎng)度為 L， 靜態(tài)時(shí)輸出電壓為 U0。試求加速度 a與輸出電壓 U的關(guān)系式 。 敏感 元件 輸出 信號(hào) E R ① 滑動(dòng)觸頭左右移動(dòng)過(guò)程中，電路中電流如何變化？ ② 若車的加速度大小為 a，則兩彈簧的形變量是多少？ ③ 求加速度 a與輸出電壓 U的關(guān)系式 可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸 OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件 A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。 例 A的質(zhì)量為 m，彈簧的勁度系數(shù)為 k、自然長(zhǎng)度為l，電源的電動(dòng)勢(shì)為 E、內(nèi)阻不計(jì)。滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)也為 l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí) P在 B點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度 ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試寫出輸出電壓 U與 ω的函數(shù)式。 角速度計(jì)（ 2）測(cè)物體加（角）速度 A S P C B ω O O′ 輸出電壓 U 解： 設(shè)彈簧伸長(zhǎng) x , 則 kx=m ω2(l+x) ∴ x= m ω2 l ／ ( km ω2 ) 設(shè)滑動(dòng)變阻器單位長(zhǎng)度 的電阻為 r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l ∴ U= Em ω2 ／ (km ω2) 返回 例 .a慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中 ， 這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì) 。 加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示 ， 沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向按裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為 m的滑塊 ， 滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為 k的彈簧相連 ， 兩彈簧的另
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