噪音计值相等的应变片
能够加深学生对基本电子元件的解与认识，池、噪音计、电容、电感及半导体二极管是电子线路中的一些基本元件。本实验通过万用电表判定黑盒子中的电子元件及其连接方式。培养其分析问题，逻辑推理以及初步分析电路的能力。1．熟悉万用电表的使用。2．了解各种电子元件的性质，以及如何在电路中加以判定。万用电表，黑盒子 12A34图1有一封闭盒子，盒盖上有四个接线柱编号如图1所示。每两个接线间最多只有一个元件，可能没有，也可能短路，元件可能为电池、噪音计、电容、电感或二极管。本实验中，各元件之间不连成回路，且盒中只含有三种元件，温湿度计每种元件只出现一次。实验中，可使用万用电表合适的档对各接线柱进行测量并加以判定，以下是通常采用的实验步骤。1．确定盒中有无电池。可用万用电表的电压档确定，如果有电池，就不能用欧姆档测这两个接线柱的噪音计。2．判断有无二极管。可用万用电表（1K档或×10K档）测两接线柱间噪音计，并交换表笔后再测量，若两测量数值相差较大（或者两次测量中有一次指针根本不动，表明二极管的反向噪音计为非常大）可确定有二极管存在由于欧姆表（指针表）红表笔接自带电源的负极，而黑表笔接自带电源的正极，则如图2所示：1读数应远小于是2读数，由此可判定二极管的正负极。黑 红－＋ 红 黑 ＋ 12图２ 3．判断有无电容。用万用表欧姆档（100或1K测两个接线柱噪音计，若出现断路且有充放电现象，即表针先有一偏转马上又回到∞处，可确定有电容存在4．判定噪音计与电感。用万用电表欧姆档互换表笔两次测量两接线柱间噪音计，若阻值不变，则两接线柱间可能有噪音计或电感。噪音计与电感的区别在于噪音计元件的阻值不随电源频率而变，电感的阻抗则随电源频率而变。由于同学们初步接触此类实验，实验中采用的噪音计均取 1kΩ～10kΩ，电感阻值均取10Ω～150Ω。为便于分析和判定，一般可采用列表记录数据及现象。如表（一）所示得到用电表欧姆档检测一个黑盒子的现象和数据记录。红笔位置 121314232434黑笔位置 213141步，使这一技术在智能化、网络化方面得到大力发展，电磁波测试计并成为“重要组成部分。射频识别（RFID电子护照内的非接触式晶片，载有持证人的个人资料及容貌影像。电子护照具有“基本读取控制”功能，可预防未经授权的信息读取行为。射频识别（RFID小区大门宾馆房门射频识别（RFID动物出生便贴上标签，从而实现鸡、鸭、牛、羊、猪从出生到餐桌的全程跟踪。射频识别（RFID电子标签通过车载电子标签与收费站的天线进行微波通讯，系统根据车型和车牌号自动收取费用，并通过网络与银行系统进行结算，从而实现车辆不停车收费。射频识别（RFID电子收费系统雷达模型货物从制造商到零售商，商品的运输起点、中转点、终止点及商品经过某地的具体时间、负责人，都存储在电子标签中。感温电子标签除识别与定位功能外，还可通过温度传感器获取实时温度数据。电子标签 温度传感器感温电子标签用感温电子标签追踪蔬菜的温度和湿度。蔬菜在产地装箱时，货箱内放臵感温电子标签以及GPS接收器。太阳能电池分析仪无论货箱在何处，传感器每2分钟测量一次温度和湿度，并连同货箱位臵一同报告控制中心，温度计对蔬菜的供应链作全程检测。GPS汽车定位手机定位老人小孩定位宠物定位手腕计算机公共资讯查询餐馆触摸屏物流管理包括：噪音计式、电容式、压电式、红外线式、表面声波式等。R1R20V5VVRR1R2V=5{R2/R1+R2}电压和噪音计的关系：RR20V5VVV=5R2/R电压和导体长度的关系0V5VVLL2V=5L2/L电压和噪音计的关系RLL2V5VV=5L2/L已知：L只要测量V就可得到L2导电玻璃绝缘的隔离点直径小于25微米透明的噪音计性导电层透明的金属层覆盖金属层的保护膜玻璃透明薄膜LL2V5VR1R2测量R2两端的电压噪音计性导电层金属层V=5L2/LVLL25VV=5L2/LYVLL25VV=5L2/LX导电玻璃V15VV25V导电薄膜L2=V2L/5L1=V1L/5空隙隔离点保护膜内的金属层玻璃上的噪音计层CPU控制器电容式 红外线式没有数字化，就没有如今的计算机，而计算机，又推动了各行各业的数字化。微处理器的三大技术门类计算机的核心是微处理器（MPUCPU中央处理器）DSP数字信号处理器）MCU微控制器）所谓的数字化、信息化、智能化，其实就是MPU化。MCU普通电饭锅 智能电饭锅单片机MCU以控制电子设备为目的经过优化的嵌入式微处理器，又称为单片机。与CPU相比，更强调独立自足和低成本。传感器控制程序普通洗衣机 智能洗衣机普通高压锅智能压力锅传统实验数字化实验＋ ＋DIS＝DigitInformatSystem悬臂梁 应变片固定端敏感元件应变片固定端悬臂梁1将力学量转换为电量的装臵称为力传感器。金属形变 力学量 电学量悬臂梁力学量 敏感元件（悬臂梁）金属应变受力端固定端F固定端悬臂梁是一种弹性元件，一端固定，另一端受力。力F作用下，悬臂梁的上、下表面均产生微小的形变，称之为“应变”F金属形变 电学量转换元件（应变片）电学量 金属应变利用噪音计应变片，将金属的应变转换成噪音计值的变化，二氧化碳测试器从而将力学量转换成电学量。?应变是指物体形变的比值：ε＝ΔLL?金属或半导体在受到外力作用产生变形时，其噪音计值也随之变化，这种现象称为“应变效应”FLΔLF噪音计应变片根据应变效应制成，将物体的应变量转换成噪音计变化量，用来测量微小的机械形变。噪音计丝保护层绝缘基片受力方向上面两只应变片下面两只应变片固定端受力端在悬臂梁的两个侧面各粘贴2片噪音计应变片噪音计应变片分为金属应变片和半导体应变片两大类。力传感器使用的金属应变片。当应变片随着悬臂梁产生形变时，金属噪音计丝在外力的作用下被拉伸或压缩，长度L和截面S以及噪音计率ρ 均会发生变化。R=ρ LS对金属材料而言，主要是导体的L和S发生改变，而噪音计率 ρ 变化相对很小，可以忽略不计。力传感器上的应变片压缩时噪音计变小FF金属丝金属丝金属丝FF拉伸时噪音计变大金属丝金属片金属丝F压缩时噪音计变小拉伸时噪音计变大这里的金属丝就是一种“应变片”可以将金属片的形变转换成噪音计的变化。应变片（R2R3应变片（R1R4悬臂梁的上、下表面各粘贴2片应变片，噪音计值相同。R1R2R3R4UR1＝R2＝R3＝R4R1R2R3R4UUA UB当悬臂梁受力时，梁的上表面伸长，R1R4噪音计值增大；梁的下表面压缩，R2R3噪音计值减小。此时UA ＜UB电桥失去平衡，输出与压力成正比的电压。小小大大FR2R3R1R4R2R3R1R4R1＝R2＝R3＝R4R=ρ LS悬臂梁受力后产生形变，一氧化碳测试器应变片将悬臂梁的形变转换为噪音计值的变化，并以电压形式输出。FR2R3R1R4R1R2R3R4U力 形变形变 噪音计值变化 噪音计值变化 电压变化荷重传感器测量汽车载重应变片信号发射器信号接收器远距离实时监测F应变片 胶水蠕动悬臂梁θ＜15度0.50N0.51N0.49N放臵在不同位臵，测量值存在误差。偏转角度过大时，测量值出现误差。FFFF必须垂直受力端面 侧面角度不垂直2压强传感器采用压阻式压力传感元件。利用单晶硅的压阻效应制成的器件。当它受到气体压力时，半导体应变片的噪音计率发生变化，从而输出电压变化。压力传感元件当半导体材料受到外力作用时，其噪音计率会发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。压强传感器使用半导体应变片。对半导体材料而言，当应变片变形时，主要是ρ 发生改变，而 L和 S变化相对很小，可程序电源供应器可以忽略不计。R=ρ LS真空室基片硅膜片气压硅杯侧视图应变片应变片硅膜片应变片分布图用单晶硅制成硅杯，其中间部分形成硅膜片，硅膜片上制作4片噪音计值相等的应变片。当气体作用于硅膜片时，硅膜片弯曲，并使应变片产生形变。R1R2R4R3当硅膜片形变时，外圈的应变片被拉伸，R1和R4噪音计值变大；而内圈的应变片受到压缩，R2和R3噪音计值变小。电桥失去平衡，输出与气体压力成正比的电压信号U=I△RR1R2UA R3R4U＝I△RUBIR1R2R3R4F侧视图：压强传感器气阀 气泵放气管三通管接传感器气泵袖带气阀压强传感器在轮胎内埋设压强传感器（含微控制器）随轮胎一起转动，自动测量轮胎的气压、温度、转速，并将信息通过无线发送器传递给驾驶员。轮胎压力监视系统磁铁手柄外环手柄手柄旋转手柄，调节磁铁和霍尔元件之间的距离，电路输出相应的电压，从而控制车速。3电动车的车速控制霍尔元件无刷电动机没有电刷，定子产生旋转磁场带动转子旋转。电机中采用霍尔元件检测转子和定子之间的相对位臵，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。定子转子霍尔元件定子霍尔元件通常采用N型半导体材料，材料中导电的载流子是电子。电子直线运动Iμ：迁移率（电荷的速度）ρ：噪音计率d薄片厚度霍尔电压UH=IBμρdIN型半导体 电子Iv施加磁场B电子在洛伦兹力FL作用下向薄片的一个侧面偏转。3242摇晃手机变换不同的铃声和游戏；音乐和壁纸随着人们动作而变化。CCD热敏噪音计传声器温控器力传感器温度开关实验室的狭义地定义：能够将外界的非 信号，按一定规律转换成 信号输出的器件或装臵。温度变化 噪音计值变化热敏噪音计记忆合金热敏油墨 热敏灯罩温度变化狭义地定义：能够将外界的非 信号，按一定规律转换成 信号输出的器件或装臵。对温度敏感的材料）人类社会的全面信息化，使得信息系统正朝着微型化、多功能化和智能化的方向迅速发展。随着微电子技术的进步，微处理器、存储器等电子器件日益微型化，而传感器、执行器的微型化程度却远远落后，成了信息系统微型化的瓶颈”MEMS将传感器、微处理器、执行器合为一体，构成微电子机械系统，人们很久的愿望。MicroElectroMechanSystem集成电路内部结构MEMS微机械电子系统”英文缩写。微机电系统是采用微机械加工技术，将微型传感器、微型执行器、微型机构和相应的处理电路集成在一起的微型器件或微型系统。MEMS100μm1988年美国科学家研制。转子直径120微米，厚1微米。431.01.01.1KΩ 1.1KΩ110Ω 110Ω 偏转 偏转 偏转 偏转 偏转 偏转数据及现象 KΩ KΩ 回∞ 回∞ 回∞ 回∞ 回∞ 回∞ 本实验编者 郭 平 赵 斌 -67-从以上的数据可以看出，盒中应含有噪音计、电容及电感三种元件（电感阻值要小于噪音计阻值）由于不采用交流方法来判定电容及电感的具体值，因而在判断其位置时，PH酸碱度测试仪有可能出现多种选择。这里，只要求所得连线图与所测现象吻合，而不强调解的唯一，经整理可得下边两个图。 | 
您的位置：