[選修3-2]64 傳感器的應(yīng)用實(shí)例 -全文預(yù)覽
【正文】 A B C D 例 ， 實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為 電信號(hào)的過(guò)程 。如果是光敏電阻 的阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化的原理制成的。 當(dāng) a、 b端電壓 Uab﹤ 0時(shí) ，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān) S接通 ， 恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱 ， 使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng) Uab﹥ 0時(shí) ， 電壓鑒別器使 S斷開(kāi) ， 停止加熱 ， 恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在＿＿＿ ℃ 。 （ 電源電動(dòng)勢(shì)為9V， 內(nèi)阻不計(jì) ， 滑線變阻器的阻值為 0100Ω） ⑵ 在圖 4電路中 ， 電源電壓恒為 9V， 電流表讀數(shù)為 70mA， 定值電阻 R1=250Ω。試說(shuō)明傳感器是如何把溫度值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的。開(kāi)關(guān)閉合后，啟動(dòng)器兩極之間有電壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)出的熱量使 U形動(dòng)觸片受熱膨脹向外延伸，碰到靜觸片接觸，電路接通；溫度降低時(shí)， U動(dòng)觸片向里收縮，離開(kāi)觸點(diǎn)，切斷電路。 熱電傳感器 :熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而變化的原理制成的，如各種家用電器（空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)、電飯煲等）的溫度控制、火警報(bào)警器、恒溫箱等。 A S P C B ω O O′ 輸出電壓 U 解：設(shè)彈簧伸長(zhǎng) x , 則 ∴ 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) 例 7：將金屬塊 m用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)矩形的箱中 ， 如圖所示 ，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器 ， 箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng) 。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是 ( ) A 物體 M運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化 B 物體 M運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化 C 物體 M不動(dòng)時(shí) ， 電路中沒(méi)有電流 D 物體 M不動(dòng)時(shí) ， 電壓表沒(méi)有示數(shù) B 例 6: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。 0 10 10 U P U0 解： a=2kS/m ∴ S=ma/2k U=U0 Rx / R = U0 S / L =maU0 / 2kL =mU0 a / 2kL∝ a 例題 4：加速度計(jì)是測(cè)定物體加速度的儀器，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。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，兩彈簧的另一端與固定壁相連。 （ 2）簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù) k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m。 例 1：某學(xué)生為了測(cè)量一個(gè)物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面受到的壓力（比例系數(shù)為 k）如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放上物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓 U。力電傳感器廣泛地應(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）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫(huà)出完整的測(cè)量電路圖。 ③此裝置所測(cè)定的最大風(fēng)力是多少 ？ R0 O P D B θ C A 電 源 例 3(1)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)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離 O點(diǎn)的距離為 S，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)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 0 10 10 U P D (2)若電位器 （ 可變電阻 ） 總長(zhǎng)度為 L， 其電阻均勻 ， 兩端接在穩(wěn)壓電源 U0上 ， 當(dāng)導(dǎo)彈以加速度 a沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 與滑塊連接的滑動(dòng)片 P產(chǎn)生位移 ， 此時(shí)可輸出一個(gè)電信號(hào) U， 作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源 ， 為控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息 ， 試寫(xiě)出 U與 a 的函數(shù)關(guān)系式 。 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(chē)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 敏感 元件 輸出 信號(hào) E R 例題 5：（ 2020上海考題）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體 M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿 p，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小 x。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(xiě)出輸出電壓 U與 ω的函數(shù)式。 (2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為零 ,箱 沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的情況可能是怎樣的 ？ m 原來(lái) （ 1） （ 2） 解： m F=10N F1 =6N mg a 向上做勻減速運(yùn)動(dòng) a向下 a=2
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