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1、第5章 傳感器及其應(yīng)用復(fù)習(xí)二 6.電感傳感器 電感式傳感器是利用線圈的自感或互感的變化來實現(xiàn)測量或控制的一種裝置，一般要利用磁場作為媒介或利用磁體的某些現(xiàn)象。 實例：磁性物質(zhì)探測報警器 錄音機(jī)NS 例1 為了測量列車運行的速度和加速度的大小，可采用如圖所示的裝置，它是由一塊安裝在列車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測量儀組成的（測量儀未畫出）。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來，就能求出列車在各位置的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度為B=0.004T，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)n=5，長L=0.2m，電阻0.4（
2、包括引線電阻），測試記錄下來的電流位移如圖所示。試求：在離O（原點）30m，130m處列車的速度v 1和v2的大小假設(shè)列車是勻變速運動，求列車加速度的大小 i /A 10050 1500.150.100 .05-0 .05-0.10-0.15 S/m0 SOB解：I=E/R=nBLv/Rv=IR/nBL= 0.4I50.0040.2= 100I在30m處，I1 =0.12A v1=12m/s在130m處，I2 =0.15A v2=15 m/s a =（ v22 - v12 ）/ 2S = 0.405 m/s2 例2 用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個高溫報警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報
3、警。可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。a edcb解：熱敏電阻受到光照射時電阻變小 ，將熱敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的a、b端，如圖示：將學(xué)生用電源與電鈴分別接入c、d、e之間。 正常時熱敏電阻值大，ab間電流小，磁性弱，ce處于閉合，綠燈亮。 有險情時，光敏電阻值小， ab間電流大，磁性強(qiáng)，吸住銜鐵，cd閉合，ce斷開，綠燈滅，電鈴響。 例3 用如圖示的電磁繼電器設(shè)計一個由光敏電阻來控制路燈的實驗電路。要求是：光暗時燈亮，光亮?xí)r燈滅?？晒┻x擇的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、繼電器、滑動變阻器、開
4、關(guān)、導(dǎo)線。ecab解：光敏電阻受到光照射時電阻變小 ，將光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入繼電器的a、b端，如圖示：將交流電源與路燈接入c、e之間。 220V 光暗時光敏電阻值大，ab間電流小，磁性弱，ce處于閉合，燈亮。 光亮?xí)r，光敏電阻值小， ab間電流大，磁性強(qiáng)，吸住銜鐵，電路ce處斷開，燈滅。 例4 圖1為某一熱敏電阻R(電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖。 為了通過測量得到圖1所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖2和圖3兩個電路中應(yīng)選擇的是圖 ；簡要說明理由： 。（電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑線變阻器的阻值為0-100）在圖4電路中，電源電壓
5、恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1=250。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_V；電阻R2的阻值為 。舉出一個可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_。 V A圖2 V A圖3I/mA U/V1 2 3 4 5 6 7500圖110203040 AR1 R2熱敏電阻圖4 R9V 2電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大 解: I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由圖1得 UR=5.2V 5.2 R2 =(9-5.2) / 0.034=111.8 111.6112.0 熱敏溫度計 例5 如圖示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于檔，用
6、光照射光敏電阻時表針的偏角為， 現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)?，則可判斷 （ ）A. = B. D. 不能確定和 的關(guān)系 B 五、傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動控制作用。如計算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器例6 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，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是 （ ）A物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C物體M不動時，電路中沒有電流D物體M不動時，電壓表沒
7、有示數(shù)B 例7 唱卡拉O K用的話筒，內(nèi)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，線圈處于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｏ铝姓f法正確的是 （ ）A該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C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(chǎn)生感應(yīng)電動勢B 例8 用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是（ ）A紅外報警裝置B走廊照明燈的聲控開關(guān)C自動洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器A 例9 將金屬塊m
8、用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，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動。當(dāng)箱以a=2.0 m/s2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N。(取g=10 m/s2)(1)若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半， 試判斷箱的運動情況。(2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為零,箱沿豎直方向運動的情況可能是怎樣的？m 原來（1）（2）解：m向上做勻減速運動a向下a=2m/s2 F=10NF1 =6Nmg amg+F 1-F=mam=0.5kg上頂板示數(shù)是下底板示數(shù)的1/2彈簧長度不變F=10N F2=5NFmg F2 a2m g+F2-F=ma2a2=0靜止或勻速運動上頂板示數(shù)為零，則彈簧變短，F(xiàn)10N F3=0Fmg a3F mg = ma3a3 10m/s2向上加速或向下減速，加速度a 10m/s2。 m原來（1）（2）解：上頂板示數(shù)為零，則彈簧變短，F(xiàn)10N F3=0Fmg a3F mg = ma3a3 10m/s2向上加速或向下減速，加速度a 10m/s 2。向上做勻減速運動a=2m/s2 F=10Nmg F1 =6Namg+F1-F=mam=0.5kg上頂板示數(shù)是下底板示數(shù)的1/2彈簧長度不變F=10N F2=5NFmg F2 a2m g+F2-F=ma2a 2=0靜止或勻速運動
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