简单传感器电路 简单传感器中的电路分析

　　 从亚里士多德时代的自然哲学，到牛顿时代的经典力学，再到现代物理学中的相对论、量子力学等，都是物理学家科学素质、科学思维以及科学精神的有形体现。在教学的过程中，如何结合生活中的知识应用，体会物理学的神奇之处，在提高学生物理学习的兴趣与积极性的同时，培养学生科学创新能力，这里就以简单传感器中的电路分析做一浅显的探讨。
　　 一、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：加速度计、压力计等。
　　 电子秤仪器原理：如图所示为大型电子地磅电路图，不称物体时，变阻器的滑片P在A端，滑动变阻器与电压表并联部分阻值为零，电压表的示数为零；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器与电压表并联部分阻值变大，电压表示数变大，这样把电压对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值。已知电源电动势为E=20 V，内阻不计；电压表的量程为8 V；滑动变阻器上A、B间距离为L=8 cm，最大阻值等于电阻阻值R0=10 Ω，两只完全相同的弹簧总弹力与形变量成正比，其比例系为k=106 N/m。试分析以下几个问题：
　　 （1）确定该电子秤测量质量的范围；
　　 （2）写出物体的质量m与电压表输出电压U的关系式。
　　 （3）将电压表盘上的电压刻度改成适当的重量刻度，将对应的质量m值填入图中电压表盘的小圆内。
　　 （4）试比较甲电路图与乙电路图的优越性。
　　 二、光电传感器
　　 光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。根据光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的。如：光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。
　　 光电计数器原理简介：图（左）为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理：物块运动过程中，当有光照射R1时，电阻增大，电压表获得较高电压，信号处理系统每获得一次较高电压就记数一次。
　　 三、热电传感器
　　 热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，如：各种家用电器的温度控制、火警报警器等。
　　 火警报警器原理简介：如图（右）是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，其电阻随着温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。
　　 （作者单位 安徽省合肥一中）