传感器的简单使用

1、实验十一 传感器的简单使用1.1.认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件. .2.2.了解传感器在技术上的简单应用了解传感器在技术上的简单应用. .1.1.传感器能够将感受到的物理量传感器能够将感受到的物理量( (力、热、光、声等力、热、光、声等) )转换成便转换成便于测量的量于测量的量( (一般是电学量一般是电学量).).2.2.工作过程如图：工作过程如图：热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等小灯泡、学生电源、继电器、滑动

2、变阻器、开关、导线等. .一、研究热敏电阻的热敏特性一、研究热敏电阻的热敏特性1.1.实验步骤实验步骤(1)(1)按如图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；按如图所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；(2)(2)把多用电表置于把多用电表置于“欧姆欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧杯中挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；(3)(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值

3、；(4)(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录并记录. .2.2.数据处理数据处理(1)(1)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性敏电阻的特性. . 次数次数待测量待测量温度温度()()电阻电阻()()(2)(2)在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线. .(3)(3)根据实验数据和根据实验数据和R -tR -t图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温图线，得出结论：热敏电阻的阻

4、值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大度的升高而减小，随温度的降低而增大. . 二、研究光敏电阻的光敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性1.1.实验步骤实验步骤(1)(1)将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于路连接好，其中多用电表置于“100”100”挡；挡；(2)(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；(3)(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘

5、指针显示电阻阻值的情况，并记录；观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；(4)(4)用手掌用手掌( (或黑纸或黑纸) )遮光时电阻值又是多少，并记录遮光时电阻值又是多少，并记录. . 2.2.数据处理数据处理把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性把记录的结果填入表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性. .结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大小，光照减弱电阻变大. .光照强度光照强度 弱弱中中强强无光照射无光照射阻值阻值()()1.1.温度计读数带来的误差，可以选用精度高的温度计在较长时温度计

6、读数带来的误差，可以选用精度高的温度计在较长时间内读数三次取平均值间内读数三次取平均值. .2.2.欧姆表的读数带来的误差，可以对同一温度，同一光照强度欧姆表的读数带来的误差，可以对同一温度，同一光照强度下的电阻读数三次取平均值下的电阻读数三次取平均值. .1.1.在做热敏电阻实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以在做热敏电阻实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温. .2.2.光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入光敏电阻实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变

7、照射到光敏电阻上的光的带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度强度. .3.3.欧姆表每次换挡后都要重新调零欧姆表每次换挡后都要重新调零. .对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：对于热敏电阻的特性，可用以下实验进行：如图所示，将多用电表的选择开关置于如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆欧姆”挡，再将电表挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R RT T的两端相连，这时表针的两端相连，这时表针指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况：指在某一刻度，观察下述操作下的指针偏转情况： 1.1.往往R RT T上擦一些酒精上擦一些酒精. .

8、2.2.用吹风机将热风吹向电阻用吹风机将热风吹向电阻R RT T. .根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性根据指针偏转方向判定热敏电阻的特性. .实验分析：实验分析：1 1中指针左偏，说明中指针左偏，说明R RT T的阻值增大；酒精蒸发吸热，温度降低，的阻值增大；酒精蒸发吸热，温度降低，所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大所以热敏电阻的阻值随温度的降低而增大. .2 2中指针右偏，说明中指针右偏，说明R RT T的阻值减小的阻值减小; ;电阻电阻R RT T温度升高，故热敏电温度升高，故热敏电阻的阻值随温度的升高而减小阻的阻值随温度的升高而减小. .优点：改进后的实验简单易操作，同学们能很快得出

9、结论优点：改进后的实验简单易操作，同学们能很快得出结论. . 热敏电阻的原理及应用热敏电阻的原理及应用【例证【例证1 1】利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积】利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高确度高. .(1)(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变低，电路中电流将

10、变_(_(填填“大大”或或“小小”).).(2)(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度. .如果刻度盘正中的如果刻度盘正中的温度为温度为20(20(如图甲如图甲) )，则，则2525的刻度应在的刻度应在2020的刻度的的刻度的_(_(填填“左左”或或“右右”) )侧侧. . (3)(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材请用图乙中的器材( (可增加元器件可增加元器件)

11、 )设计一个电路设计一个电路. .【规范解答】【规范解答】(1)(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大大. .故电路中电流会减小故电路中电流会减小. .(2)(2)由由(1)(1)的分析知，温度越高，电流越大，的分析知，温度越高，电流越大，2525的刻度应对应的刻度应对应较大电流，故在较大电流，故在2020的刻度的右侧的刻度的右侧. .(3)(3)如图所示如图所示. .答案：答案：(1)(1)小小(2)(2)右右(3)(3)见规范解答见规范解答 光敏电阻的应用光敏电阻的应用【例证【例证2 2】利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件】利用

12、光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器器，光传感器B B能接收到发光元件能接收到发光元件A A发出的光，每当工件挡住发出的光，每当工件挡住A A发发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示信号与时间的关系，如图乙所示. .若传送带始终匀速运动，每两若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为个工件间的距离为0.2 m0.2 m，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是( )( )A

13、.A.传送带运动的速度是传送带运动的速度是0.1 m/s0.1 m/sB.B.传送带运动的速度是传送带运动的速度是0.2 m/s0.2 m/sC.C.该传送带每小时输送该传送带每小时输送3 6003 600个工件个工件D.D.该传送带每小时输送该传送带每小时输送7 2007 200个工件个工件【规范解答】【规范解答】选选B B、C.C.从乙图可以知道：每间隔从乙图可以知道：每间隔1 1秒的时间光传感秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是之间的距离，所以传送带运动的速度是v=

14、 m/s=0.2 m/s.v= m/s=0.2 m/s.故故A A错误错误B B正确；传送带每小时传送的距离为：正确；传送带每小时传送的距离为：s=vt=0.2s=vt=0.23 600 m3 600 m，工件个数为：工件个数为：n= =3 600n= =3 600个个.C.C正确正确D D错误错误. . 0.2 1sL1.1.下列有关传感器的说法中错误的是下列有关传感器的说法中错误的是( )( )A.A.土耳其大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器土耳其大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器B.“B.“嫦娥二号嫦娥二号”卫星搭载的立体相机获取月球数据利用了光传卫星搭载的立体相机获取月球数据利

15、用了光传感器感器C.C.电子秤称量物体质量是利用了力传感器电子秤称量物体质量是利用了力传感器D.D.火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器【解析】【解析】选选D.D.生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警器是在烟雾浓光传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警器是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传感器，故自动报警，利用了烟雾

16、传感器而不是利用了温度传感器，故A A、B B、C C对，对，D D错错. . 2.2.美国科学家美国科学家Willard S. BoyleWillard S. Boyle与与George E. SmithGeorge E. Smith因电荷耦合因电荷耦合器件器件(CCD)(CCD)的重要发明荣获的重要发明荣获20092009年度诺贝尔物理学奖年度诺贝尔物理学奖.CCD.CCD是将光是将光学量转变成电学量的传感器学量转变成电学量的传感器. .下列器件可作为传感器的有下列器件可作为传感器的有( )( )A.A.发光二极管发光二极管B.B.热敏电阻热敏电阻C.C.电阻箱电阻箱D.D.干电池干电池【

17、解析】【解析】选选B.B.热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，可以把温热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，可以把温度转化为电学量，度转化为电学量，B B正确；电阻箱可以在电路中改变电阻，不能正确；电阻箱可以在电路中改变电阻，不能作为传感器使用，故作为传感器使用，故C C错；发光二极管具有单向导电性，错；发光二极管具有单向导电性，A A错；错；干电池可作为电源，干电池可作为电源，D D错错. . 3.(20123.(2012南京模拟南京模拟) )关于传感器工作的一般流程，下列说法中关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是正确的是( )( )A.A.非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路

18、电学量电学量转换元件转换元件B.B.电学量电学量敏感元件敏感元件转换电路转换电路转换元件转换元件非电学量非电学量C.C.非电学量非电学量敏感元件敏感元件转换元件转换元件转换电路转换电路电学量电学量D.D.非电学量非电学量转换电路转换电路转换元件转换元件敏感元件敏感元件电学量电学量【解析】【解析】选选C.C.传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，因此信号转换成易于传输或测量的电学量，因此A A、B B、D D错

19、，错，C C对对. . 4.4.某中学生为某中学生为20112011年年1111月月1 1日发射的日发射的“神舟神舟”八号飞船设计了一八号飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化为如图所示个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化为如图所示. .连连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动触头连接，该装置接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动触头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值. .关于这个装置在关于这个装置在“神舟

20、神舟”八号飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的八号飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的是是( )( )A.A.飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正B.B.飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负C.C.飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零飞船在圆轨道上运行时

21、，电压表的示数为零D.D.飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度为飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度为0 0【解析】【解析】选选A.A.该装置在地面上静止时，该装置在地面上静止时，kx=mgkx=mg，指针指在表盘中，指针指在表盘中央的零刻度处；飞船在加速上升的过程中，央的零刻度处；飞船在加速上升的过程中，kxmgkxmg，滑动触头下，滑动触头下移，此时，电压表的示数为正；飞船在竖直减速返回地面的过移，此时，电压表的示数为正；飞船在竖直减速返回地面的过程中，加速度方向向上，此时电压表示数仍为正，故程中，加速度方向向上，此时电压表示数仍为正，故A A正确正确B B错错误；飞船

22、在圆轨道上运行时，飞船中的物体处于完全失重状态，误；飞船在圆轨道上运行时，飞船中的物体处于完全失重状态，a=ga=g，弹簧恢复原长，电压表示数不为零，故，弹簧恢复原长，电压表示数不为零，故C C、D D错误错误. .5.5.如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表敏电流表( (零刻度在中间零刻度在中间) )和电源串联成闭合回路，当压力和电源串联成闭合回路，当压力F F作用作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力

23、从图中的虚线致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针的偏推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针的偏转情况为转情况为( (电流从灵敏电流表的正接线柱流入时指针向右电流从灵敏电流表的正接线柱流入时指针向右偏偏)( )( )A.A.向右偏到某一刻度后回到零刻度向右偏到某一刻度后回到零刻度B.B.向左偏到某一刻度后回到零刻度向左偏到某一刻度后回到零刻度C.C.向右偏到某一刻度后不动向右偏到某一刻度后不动D.D.向左偏到某一刻度后不动向左偏到某一刻度后不动【解析】【解析】选选A.A.当电容式传感器受到压力时，两极板间距离减小，当电容式传感器受到压力时，两极板间距离减小，电容器的电容增大，此时出现充电电流，电流从灵敏电流表的电容器的电容增大，此时出现充电电流，电流从灵敏电流表的正接线柱流入，指针向右偏；当膜片固定后，电容不变，既不正接线柱流入，指针向右偏；当膜片固定后，电容不变，既不充电也不放电，灵敏电流表的指针又回到零刻度，故充电也不放电，灵敏电流表的指针又回到零刻度，故A A项正确项正确. .6.6.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，