高中传感器的简单应用教案新人教版选修3

电学量传感器的简单应用 （教案）一、传感器的含义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： 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、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及 ABS 防抱死制动系统等。（1）测物体的质量（2）测物体加（角）速度 例题 1-1：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。非电物理量转换器件敏感元件转换电路P ASBR0VEP ASBR0VEEP ASBR0A敏 感元 件输 出信 号ER A S PCBωOO′输出电压U① 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（2）测物体加（角）速度 角速度计可测量飞机、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。例题 1-2：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。解：设弹簧伸长 x , 则 kx=m ω2(l+x) ∴ x= m ω2 l ／ ( k-m ω2 )设滑动变阻器单位长度的电阻为 r1 U=IRx=Exr1 / l r1= Ex/ l∴ U= Em ω2 ／(k-m ω2)例 1-3-a. 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...