《传感器的简单应用》PPT课件

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1、传感器的简单应用2005年5月传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如：一、传感器的含义非电学量转换器件敏感元件转换电路电学量二、传感器的分类1.力电传感器力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上

2、的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等。（1）测物体的质量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE例1：图3-59甲是某同学在科技活动中自制的电子秤原理图，利用电压表的示数来指示物体的质量．托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计．滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零．设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为Ｒ０，弹簧劲度系数为k，若不计一切摩擦和其他阻力．图3-59(1)试推出电压表示数Ｕx与所称物体质量m的关系式；(

3、2)由(1)计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于进行刻度，为了使电压表示数与待测物体质量成正比，请利用原有器材进行改进，在图3-５９乙的基础上完成改进后的电路原理图，并推出电压表示数Ｕｘ与待测物体质量m的关系式．5．(1)设变阻器的上端到滑动端的长度为ｘ，据题意得ｍｇ＝ｋｘ，Ｒx＝（ｘ／Ｌ）Ｒ，Ｕx＝（Ｒx／Ｒx＋Ｒ0＋ｒ）Ｅ．得：Ｕx＝（ｍｇＲＥ／ｍｇＲ＋ｋＬ（Ｒ0＋ｒ））．（2）电路如图13所示，则ｍｇ＝ｋｘ，Ｒx＝（ｘ／Ｌ）Ｒ，Ｕx＝（Ｅ／Ｒ0＋Ｒ＋ｒ

4、）Ｒx，则Ｕx＝（ｇＲＥ／（Ｒ0＋Ｒ＋ｒ）ｋＬ）ｍ．（2）测物体加（角）速度例题：加速度计是测定物体加速度的仪器，它已成为导弹、飞机、潜艇后宇宙飞船制导系统的信息源。如图为应变式加速度计示意图，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端的滑动臂可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移，并转化为电信号输出，已知：敏感元件的质量为m，两弹簧的劲度系数为k，电源的电动势为E，内电阻不计，滑动变阻器的总电阻为R，有

5、效长度为L，静态时输出电压为U0。试求加速度a与输出电压U的关系式。敏感元件输出信号ER①滑动触头左右移动过程中，电路中电流如何变化？②若车的加速度大小为a，则两弹簧的形变量是多少？③求加速度a与输出电压U的关系式角速度计（2）测物体加（角）速度可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静

6、止时P在B点，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压U与ω的函数式。ASPCBωOO′输出电压U解：设弹簧伸长x,则kx=mω2(l+x)∴x=mω2l／(k-mω2)设滑动变阻器单位长度的电阻为r1U=IRx=Exr1/lr1=Ex/l∴U=Emω2／(k-mω2)返回例1.惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，

7、弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。1.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度（）A.方向向左，大小为kS/mB．方向向右，大小为kS/mC．方向向左，大小为2kS/mD.方向向右，大小为2kS/mD01010UP2.若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上，当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输

8、入信息，试写出U与a的函数关系式。01010UPU0解：a=2kS/m∴S=ma/2kU=U0Rx/R=U0S/L=maU0/2kL=mU0a/2kL∝a（3）测力例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝