第六章傳感器ppt課件-文庫吧資料
2025-03-28 08:30本頁面
【正文】 圖表示普通電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu)。 利用雙金屬片的這一特點 ,可將雙金屬片制成控制電路通斷的溫度傳感器 . 日光燈啟動器內(nèi)的雙金屬片 動觸片 靜觸片 U型雙金屬片 單金屬片 溫度傳感器的應(yīng)用 ―― 電熨斗 工作原理： 常溫下，上、下觸點接觸，溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小側(cè)雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作用。 你認(rèn)為他的設(shè)計在原理上可行嗎？這個裝置能否同時測出加速度的大小和方向？將框架固定在運動的物體上，當(dāng)物體具有圖示方向的加速度 a時，電壓表的指針將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？ 例題 角速度計可測得航天器自轉(zhuǎn)的角速度 ω， 其結(jié)構(gòu)如圖所示 ， 當(dāng)系統(tǒng) OO′軸轉(zhuǎn)動時 ， 元件 A在光滑桿上發(fā)生滑動 ，并輸出電信號成為航天器的制導(dǎo)信號源 ． 已知 A質(zhì)量為 m，彈簧的勁度系數(shù)為 k， 原長為 L0， 電源電動勢為 E， 內(nèi)阻不計 ． 滑動變阻器總長為 L， 電阻 分布均勻 ， 系統(tǒng)靜止時滑動變阻器滑動觸頭 P在中點 ， 與固定接頭 Q正對 ， 當(dāng)系統(tǒng)以角速度 ω轉(zhuǎn)動時 ， 求： (1)彈簧形變量 x與 ω的關(guān)系式 ． (2)電壓表的示數(shù) U與角速度 ω的函數(shù)關(guān)系． 解：當(dāng)系統(tǒng)繞 OO39。 兩個電池 E的電壓相同。具有一定質(zhì)量的滑塊 2可以在框架 1中平移，滑塊兩側(cè)用彈簧 3拉著； R為滑動變阻器， 4是滑動片，它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正比。 圖乙 圖甲 電感式位移傳感器工作原理 圖乙 圖甲 圖丙 設(shè)計電路： 相連接的測量顯示電路可設(shè)計成如圖 丙 所示， G為頻率一定的正弦交流信號源，將上述傳感器的線圈 L與交流電流表 A串聯(lián)后與信號源連接．線圈 自感系數(shù) 的變化將使它對交流電的 感抗 變化，從而引起電路中電流的變化，由電流表顯示出來． 原理： 甲圖中，隨著物體 1的向上的位移，軟鐵芯 2與 3之間的空氣間隙逐漸減小，線圈 4的自感系數(shù)就逐漸增大．乙圖中，物體 1向左位移使軟鐵芯 2逐漸插入線圈中，線圈 3的自感系數(shù)就逐漸增大．這兩種裝置都把位移這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換成了自感系數(shù)這個電學(xué)量． 例題 某些非電學(xué)量的測量是可以通過一些相應(yīng)的裝置轉(zhuǎn)化為電學(xué)量來測量的．一平行板電容器的兩個極板豎直放置在光滑的水平平臺上，極板的面積為 S， 極板間的距離為 d， 電容器的電容公式為 C=ES／ d(E是常數(shù)但未知 )．極板 1固定不動，與周圍絕緣，極板 2接地，且可在水平平臺上滑動，并始終與極板 L保持平行．極板 2的兩個側(cè)邊與勁度系數(shù)為 k、 自然長度為 L的兩個完全相同的彈簧相連，兩彈簧的另一端固定，彈簧 L與電容器垂直，如圖 1所示．如圖 2所示是這一裝置的應(yīng)用示意圖，先將電容器充電至電壓為 U后即與電源斷開，再在極板 2的右側(cè)的整個表面上施以均勻向左的待測壓強 p，使兩極板之間的距離發(fā)生微小的變化，測得此時電容器的電壓改變量為△ U， 設(shè)作用在電容器極板 2上的靜電力不致引起彈簧可測量到的形變，試求待測壓強 p． 圖 1 圖 2 解析 [分析 ]該題根據(jù)平行板電容器在電荷量不變的情況下，其兩端電壓隨板間距離變化而變化，從而把力學(xué)量 (壓強 p)轉(zhuǎn)化為電學(xué)量 (電壓 )來測量． 因為 U=Q／ C， C=ES／ d， U’=Q／ C’ ， △ U=U－ U’ =Qd／ (ES)－ Qd’／ (ES)=Q△ d／ (ES)， 所以△ d=ES△ U／ Q， F=pS， 2K圖乙中， 3是空心線圈， 1是有待測的物體，軟鐵芯 2插在線圈 3中并且可以隨著物體 1在線圈中平移。 位移 位移 角度 力 電感式位移傳感器 如圖所示的是 電感式微小位移傳感器 的原理圖。 （ 3）圖（丙）是＿＿的電容式傳感器，原理是＿＿＿＿ 。 用示波器觀察話筒的工作 電容式位移傳感器 當(dāng)被測物體在左右方向發(fā)生位移時 ， 電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動 ． 如果測出了電容的變化 ， 就能知道物體位置的變化 ． 用什么方法可以檢測電容的變化 ? 電容式位移傳感器 位移傳感器 電容測厚儀 厚度傳感器 電容式傳感器 （ 1）圖（甲）是＿＿的電容式傳感器，原理是＿＿＿＿ 。由于駐極體薄膜上分布有極化電荷。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構(gòu)成一個平板電容器。 （ 1）原理： 如圖所示 Q是絕緣支架，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(dāng)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。 應(yīng)變片 金屬梁 1根 2個 力傳感器 彎曲 應(yīng)變力式傳感器 力傳感器 電橋式應(yīng)變力片傳感器 電橋式應(yīng)變力片傳感器 例題 傳感器是一種采集信息的重要器件 ， 如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器 ， 當(dāng)待測壓力 F作用于可動膜片電極上時 ， 可使膜片產(chǎn)生形變 ， 引起電容的變化 ， 將電容器 、 靈敏電流計和電源串接成閉合電路 ， 那么 ( ) A． 當(dāng) F向上壓膜片電極時 ， 電容將減小 B． 當(dāng) F向上壓膜片電極時 ， 電容將增大 C． 若電流計有示數(shù) ， 則壓力 F發(fā)生變化 D． 若電流計有示數(shù)，則壓力 F不發(fā)生變化 BC [提示：由電容的 決定式知， F向上壓膜片電極板時，極板正對面積不變，間距變小，故 C將增大； C變化，所帶電荷量隨之變化，故電流表有示數(shù)． ] 電容式力傳感器 聲傳感器的應(yīng)用 ―― 話 筒 壓強傳感器 動圈式話筒 原理：電磁感應(yīng) 聲信號 電信號 電容式話筒和 駐極體話筒 （ 1） 原理： 與電容式話筒相同 ， 只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜 。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。 （一個霍爾元件的 d、 k為定值，再保持 I恒定） ne1k ?應(yīng)用：磁場傳感器 例題 電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體 (如污水 )在管中的流量 (單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面流體的體積 )為了簡化，假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的 a， b， c流量計的兩端與輸送流體的管道相連接 (圖中虛線 )．如圖所示中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料．現(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場，磁場方向垂直于前后兩面．當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流
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