第六章 传感器 学案

1、第六章 传感器 学案制作人：张萍萍 审核人：张国英基础知识汇总：一、传感器：传感器是这样一类元件：它能够感受诸如 、 、 、 、 等物理量。并能把它们 转换为便于测量、传输、处理和控制的另一个物理量（通常是 、 等电学量），或转换为电路的 。二、典型传感器。1、光敏电阻：在被光照射时其阻值会发生变化。光照强时，阻值 （大or小），光照弱时，阻值 （大or小）。原因：光敏电阻由半导体材料（如硫化镉）制作。光照弱，载流子多，导电性能好；光照强，载流子少，导电性能弱。 光敏电阻能够把光照强度这个光学量装换为 这个电学量。例1、如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增

2、大时：A、电压表的示数增大B、R2中电流减小C、小灯泡的功率增大 D、电路中路端电压增大2、热敏电阻和金属热电阻：（1）热敏电阻：常由某种半导体材料制作。特点：电阻随温度的变化 （非常的明显or不太明显）。温度高时，阻值 （大or小），温度低时，阻值 （大or小）。（2）金属热电阻：常由金属材料制作。特点：电阻随温度有一定的变化，但相对热敏电阻变化不是非常明显。温度高时，阻值 （大or小），温度低时，阻值 （大or小）。 热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量装换为 这个电学量。AB例2、 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观

3、察欧姆表的示数，下列说法正确的是：A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住相比不用黑纸包住，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻例3、在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻，C为电容器当环境温度降低时：A电容器C的带电荷量增大B电压表的读数增大C电容器C两板间的电场强度减小DR1消耗的功率增大3、霍尔元件：如图

4、所示是霍尔元件的工作原理示意图。薄片中通电流I，加垂直于薄片的磁场B，薄片中的载流子在洛伦兹力的作用下偏转到达一个极板，极板带电后形成电场，再之后，载流子在洛伦兹力和电场力共同作用下运动，直到两力平衡，两板间电压稳定，此电压称为霍尔电压UH。经证明： （d为薄片厚度，k为霍尔系数）可见，一个霍尔元件d、k为定值，若再保持I一定，则UH随B变化。霍尔元件能够把磁感应强度B这个磁学量转换成电压这个电学量。4、应变片：当应变片被弯曲时，电阻发生变化。拉伸时电阻变大，压缩时电阻变小。当我们把它接入电路中时，其两端电压会发生变化。典型应用：电子称应变片能够把物体的形变这个力学量装换为 这个电学量。5、双

5、金属片：由膨胀系数不同的两种金属材料上下两层压制而成，受热时膨胀程度不同导致双金属片弯曲，从而可以用来控制电路的通断。 典型应用：电熨斗6、感温铁氧体：由氧化锰、氧化锌、氧化铁粉末混合烧结而成。特点是：常温下有铁磁性可以被磁体吸引，但当环境温度上升到1030C时将失去磁性，不能再被磁体吸引，此温度在物理学中被称为该材料的“居里温度”或“居里点”。典型应用：电饭锅。跟踪巩固练习：1、在街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的：（ ）A.压敏性 B.光敏性 C.热敏性 D.都不对2、霍尔元件能转换哪两个量：（

6、）A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量C.把力转换为电压这个电学量D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量3、如图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，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是：（ ）R1R3R2AabErA.I 变大，U 变大 B.I 变小，U 变小 C.I 变小，U 变大 D.I 变大，U 变小 4、传感器是一种采集信息的重要器件,如图所示是一种测定压力的电容式传感器,当待测压力F作用于可动膜片电极时,可使

7、膜片发生形变,引起电容的变化.将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路,那么（ ）A.当F向上压膜片电极时,电容将减小B.当F向上压膜片电极时,电容将增大C.若电流计有示数,则压力F发生变化D.若电流计有示数,则压力F不发生变化5、如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，S是光敏电阻（光照时电阻会变小），下列说法中正确的是：（ ）A 当传送带上没有物品挡住由 A射向 B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B当传送带上没有物品挡住由 A射向 B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压

8、表读数变小 D当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变大，电压表读数变大6、如图所示,是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液构成电容器的两极.把这两极接入外电路,当在外电路中测知电容值增大时,则导电液体的深度h变化为（ ）A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定7、如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（ ）A如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显D如果R

9、为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显8、唱卡拉OK用的话筒内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是 ：（ ）A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势9、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整.已知常温下待测热敏电阻的阻值约45.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定

10、量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶（图中未画出）、电源（3 V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1）、直流电压表（内阻约5 k）,滑动变阻器（020）、开关、导线若干.（1）在下面方框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小.（2）根据电路图,在下图的实物图上连线.设计实验赏析一、现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干.如图所示,试设计一个温控电路.要求：温度低于某一温度时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电,画出电路图说明工作过程.答案：电路图如下图所示工作过程：闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大,通过电磁继电器的电流不能使它工作,K接通电炉丝加热.当温度达到设计值时,热敏电阻减小到某值,通过电磁继电器的电流达到工作电流,K断开,电炉丝断电,停止供热.当温度低于设计值,又重复前述过程.二、用光敏电阻为传感器,利用以下器材:滑动变阻器、交变电源、继电器、灯泡、开关、导线等.设计安装一个白天自动关灯、夜晚自动开灯的路灯自动控制装置.（1）请写出所缺器材.（2）画出电路原理图,并简要说明其工作原理.答案 （1）要安装这样的路灯自动控制装置,缺少以下器材和元件:光敏电阻,电池.（2）装置电路图如图所示,其工作原理简述如下