1、傳感器及其應用傳感器及其應用 傳感器是把非電學物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、傳感器是把非電學物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強、光照度等）轉換成易于測量、傳輸、處理的電學量流量、聲強、光照度等）轉換成易于測量、傳輸、處理的電學量（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動控制作用。一般由（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動控制作用。一般由敏感元件、轉換器件、轉換電路三個部分組成，如：敏感元件、轉換器件、轉換電路三個部分組成，如： 一、傳感器的含義一、傳感器的含義非電物理量非電物理量轉換器件轉換器件敏感元件敏感元件轉換電路轉換電路電學量電學量二、傳感器的分類二、傳感

2、器的分類1.力電傳感器力電傳感器 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電速度、加速度等）轉化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應用于社會生產、現代科技中，如安裝在導彈、飛機、傳感器廣泛地應用于社會生產、現代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統及潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統及ABS防抱死制動系統等。防抱死制動系統等。 （1）測物體的質量）測物體的質量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE（2）測物體加速度）測物體加速度

3、例題：加速度計是測定物體加速度的儀器，它已成為導彈、飛例題：加速度計是測定物體加速度的儀器，它已成為導彈、飛機、潛艇后宇宙飛船制導系統的信息源。如圖為應變式加速度計示機、潛艇后宇宙飛船制導系統的信息源。如圖為應變式加速度計示意圖，當系統加速時，加速度計中的敏感元件也處于加速狀態，敏意圖，當系統加速時，加速度計中的敏感元件也處于加速狀態，敏感元件由彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統固定在一起，感元件由彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統固定在一起，敏感元件下端的滑動臂可在滑動變阻器敏感元件下端的滑動臂可在滑動變阻器R上自由滑動，當系統加速上自由滑動，當系統加速運動時，敏感元件發生位移，

4、并轉化為電信號輸出，已知：敏感元運動時，敏感元件發生位移，并轉化為電信號輸出，已知：敏感元件的質量為件的質量為m，兩彈簧的勁度系數為，兩彈簧的勁度系數為k，電源的電動勢為，電源的電動勢為E，內電阻，內電阻不計，滑動變阻器的總電阻為不計，滑動變阻器的總電阻為R，有效長度為，有效長度為L，靜態時輸出電壓為，靜態時輸出電壓為U0。試求加速度。試求加速度a與輸出電壓與輸出電壓U的關系式。的關系式。敏感敏感元件元件輸出輸出信號信號ER滑動觸頭左右移動過程中，電路滑動觸頭左右移動過程中，電路中電流如何變化？中電流如何變化？若車的加速度大小為若車的加速度大小為a，則兩彈，則兩彈簧的形變量是多少？簧的形變量是

5、多少？求加速度求加速度a與輸出電壓與輸出電壓U的關系式的關系式（3）測）測 力力 例題：（風力測定儀）如圖所示為一種測定風作用力的儀器原例題：（風力測定儀）如圖所示為一種測定風作用力的儀器原理圖，圖中理圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細長裸金屬絲下面，為金屬球，懸掛在一細長裸金屬絲下面，O是懸掛點，是懸掛點，R0是保護電阻，是保護電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細金是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細金屬絲始終保持良好接觸，無風時細金屬絲與電阻絲在屬絲始終保持良好接觸，無風時細金屬絲與電阻絲在C點接觸，此點接觸，此時電路中的電流為時電路中的電流為I，有風時細金屬絲將偏轉一角度，有風

6、時細金屬絲將偏轉一角度（與風力大與風力大小有關），細金屬絲與電阻絲在小有關），細金屬絲與電阻絲在C/點接觸，已知風力方向水平向左，點接觸，已知風力方向水平向左，OC=h，CD=L，球的質量為，球的質量為M，電阻絲單位長度的電阻為，電阻絲單位長度的電阻為k，電源，電源內電阻和細金屬絲電阻均不計，金屬絲偏轉內電阻和細金屬絲電阻均不計，金屬絲偏轉角時，電流表的示數角時，電流表的示數為為I/，此時風力大小為，此時風力大小為F，試寫出：，試寫出： 風力大小風力大小F與與的關系式；的關系式；風力大小風力大小F與電流表示數與電流表示數I/ 的關系式。的關系式。 此裝置所測定的最大風力是多少？此裝置所測定的最

7、大風力是多少？R0OPDC/CA電電源源（4）測）測 位位 移移 例題例題：（：（2003上海考題）上海考題）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓，通過電壓表顯示的數據，來反映物體位移的大小表顯示的數據，來反映物體位移的大小x。假設電壓表是理想的，。假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是則下列說法正確的是A 物體物體M運動時，電源內的電流會發生變化運動時，電源內的電流會發生變化B 物體物體M運動時，電壓表的示數會發生變化運動時，電壓表的示數會發生變化C 物體物體

8、M不動時，電路中沒有電流不動時，電路中沒有電流D 物體物體M不動時，電壓表沒有示數不動時，電壓表沒有示數B2。熱電傳感器熱電傳感器 熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的原理制成的，如各種家用電器（空調、冰箱、熱水器、飲水機、原理制成的，如各種家用電器（空調、冰箱、熱水器、飲水機、電飯煲等）的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。電飯煲等）的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。 例題：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中例題：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導體為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，

9、熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報之間接報警器。當傳感器警器。當傳感器R2所在處出現火情時，顯示器的電流所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩、報警器兩端的電壓端的電壓U的變化情況是（的變化情況是（ ）A.I 變大，變大，U 變大變大 B.I 變小，變小，U 變小變小 C.I 變小，變小，U 變大變大 D.I 變大，變大，U 變小變小 R1R2R3AabErB雙金屬片雙金屬片銅的膨脹系數大于鐵銅的膨脹系數大于鐵雙金屬片溫度傳感器雙金屬片溫度傳感器的作用：控制電路的通斷的作用：控制電路的通斷. . 課本課本P P5858思考與討論思考與討論溫度傳感器的應用溫度傳感器

10、的應用電熨斗電熨斗 思思考與討論考與討論：（1）常溫下，上、下觸點應是接觸的還是分離的？）常溫下，上、下觸點應是接觸的還是分離的？當溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？當溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數不同，上部金屬膨脹大，由于雙金屬片受熱膨脹系數不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢從而切斷電源，停止加熱溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱，這樣循環

11、進行，起到自復原狀，重新接通電路加熱，這樣循環進行，起到自動控制溫度的作用動控制溫度的作用 （2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，這是如何使用調溫旋鈕來實現的？的溫度，這是如何使用調溫旋鈕來實現的？熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，此時可通過調溫旋鈕調節升降螺絲，升降螺絲帶度，此時可通過調溫旋鈕調節升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控制在不同溫度的目的制在不同溫度的目的 .光電傳感器光電傳感器 光電傳感器中的主要

12、部件是光敏電阻或光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。如果是光敏電阻光電管。如果是光敏電阻,用阻值隨光照強用阻值隨光照強度的變化而變化的原理制成的。度的變化而變化的原理制成的。 如自動沖水機、路燈的控制、光電計數如自動沖水機、路燈的控制、光電計數器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。原理。 4.聲電傳感器聲電傳感器 例題：（例題：（2003上海試題）唱卡拉上海試題）唱卡拉OK用的話筒，內用的話筒，內有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈是在彈性膜片后面粘

13、接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變為電信號。下列說法正確的是就將聲音信號轉變為電信號。下列說法正確的是A 該傳感器是根據電流的磁效應工作的該傳感器是根據電流的磁效應工作的B 該傳感器是根據電磁感應原理工作的該傳感器是根據電磁感應原理工作的C 膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D 膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢B5.電容傳感器電容傳感器 電容器的電容電容器的電容C決定于極板的正對面積決定于極板的正對面積S、極板間距

14、離、極板間距離d以及極以及極板間的電介質這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深板間的電介質這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種作用的電容器稱為電容式傳感器。作用的電容器稱為電容式傳感器。定片定片動片動片金屬芯線金屬芯線電介質電介質導電液體導電液體極板極板電介質電介質固定電極固定電極可動電極可動電極 題目：隨著生活質量的提高，自動干手機已進入家庭，洗手后，題目：隨著生活質量的提高，自動干手機已進入家庭，洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內的傳感器便驅動電熱器加熱，有熱空將濕手靠近自動干手機，機內的傳感器便驅動電熱器加熱，有熱空氣從機