实验 传感器的简单使用

1、实验十二传感器的简单使用实验十二传感器的简单使用第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 实验分析与导引实验分析与导引一、设计实验一、设计实验【实验目的实验目的】1认识热敏电阻、光敏电阻等传感器认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性的特性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栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 【实验原理实验原理】传感器是将它感受到的物理量传感器是将它感受到的物理量(如力、如力、热、光、声等热、光、声等)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(一一般是电学量般是电学量)其

2、工作过程是通过对某其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号例一定规律转换成便于利用的信号例如，光电传感器是利用光敏电阻将光信如，光电传感器是利用光敏电阻将光信栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 号转换成电信号，热电传感器是利用热号转换成电信号，热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号，转换后的信号经过电子电路的电信号，转换后的信号经过电子电路的处理就可以达到方便检测、自动控制、处理就可以达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的了遥控等各种目的了

3、传感器工作的原理可用图传感器工作的原理可用图1031表示：表示：栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 图图1031栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 【实验器材实验器材】热敏电阻，光敏电阻，多用电表，铁架热敏电阻，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，导电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等线等栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 【实验步骤实验步骤】1研究热敏电阻的热敏特性研究热敏电阻的热敏特性(1)按图按图1032所示连接好电路，将

4、所示连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；热敏电阻绝缘处理；栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 图图1032栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (2)把多用电表置于把多用电表置于“欧姆挡欧姆挡”，并选，并选择适当的量程测出烧杯中没有热水时热择适当的量程测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；敏电阻的阻值，并记下温度计的示数；(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏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；和多用电表测量的热敏电阻的阻值；栏目栏目导引导

5、引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不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，并记录同温度下热敏电阻的阻值，并记录2研究光敏电阻的光敏特性研究光敏电阻的光敏特性(1)将光电传感器、多用电表、灯泡、将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图滑动变阻器按如图1033所示的电路所示的电路连接好，其中多用电表置于连接好，其中多用电表置于“100”挡；挡；栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 图图1033(2)先测出在室内自然光的照射下光敏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；电阻的阻值，并记录数据；

6、栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；针显示电阻阻值的情况，并记录；(4)用手掌用手掌(或黑纸或黑纸)遮光时电阻值又是多遮光时电阻值又是多少？并记录少？并记录栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 二、数据处理二、数据处理1研究热敏电阻的热敏特性研究热敏电阻的热敏特性(1)根据记录数据，把测量到的温度、根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的电阻值填入下表中，分析热

7、敏电阻的特性特性.栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 次数次数待测量待测量123456温度温度()电阻电阻()栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (2)在图在图1034坐标系中，粗略画出坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线热敏电阻的阻值随温度变化的图线图图1034栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (3)根据实验数据和根据实验数据和Rt图线，得出结图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大减小，随温度的降低而增大2研究光敏电阻的光敏特性研究光敏电阻

8、的光敏特性把记录的结果填入下表中，根据记录把记录的结果填入下表中，根据记录数据分析光敏电阻的特性数据分析光敏电阻的特性.栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 光照强度光照强度弱弱中中强强无无光光照照射射阻值阻值()结论：光敏电阻的阻值被光照射时发结论：光敏电阻的阻值被光照射时发生变化，光照增强电阻变小，光照减生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大弱电阻变大栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 三、注意事项三、注意事项1在做验证热敏特性实验时，加开水在做验证热敏特性实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温后要等一会儿再测其阻值，以使电阻

9、温度与水的温度相同，并同时读出水温度与水的温度相同，并同时读出水温2光敏实验中，如果效果不明显，可光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的强度的强度栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 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零四、其他常见传感器及其应用四、其他常见传感器及其应用1力电传感器力电传感器力电传感器主要是利用敏感元件和变阻力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号器把力学信号(位移、速度、加速度等位移、速度、加速

10、度等)转化为电学信号转化为电学信号(电压、电流等电压、电流等)的仪的仪器力电传感器广泛地应用于社会生器力电传感器广泛地应用于社会生栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 产、现代科技中，如安装在导弹、产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及统及ABS防抱死制动系统等防抱死制动系统等2热电传感器热电传感器(温度传感器温度传感器)热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小温度的升高而减小(金属热敏电阻的电金属热敏电阻的电阻率随温度的升高而增大阻率随温度的升高而增大)的原理制

11、成的原理制成栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 的，它能把温度这个热学量转换为电压的，它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量如各种家用电器这个电学量如各种家用电器(空调、空调、冰箱、热水器、饮水机等冰箱、热水器、饮水机等)的温度的温度控制、火警报警器、恒温箱等控制、火警报警器、恒温箱等3光电传感器光电传感器光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管光电管栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能体，无光照时，载流子

12、极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻的阻值随光照导电性能变好，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小的光敏电阻能够把强度的增大而减小的光敏电阻能够把光强度这个光学量转换为电阻这个电学光强度这个光学量转换为电阻这个电学量它就像人的眼睛，可以看到光线的量它就像人的眼睛，可以看到光线的强弱强弱 栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理电传感器的原理4磁电传感器磁电传

13、感器霍尔元件的应用霍尔元件的应用霍尔元件能够把磁感应强度霍尔元件能够把磁感应强度(磁学量磁学量)转转换为电压换为电压(电学量电学量)栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 一、力电传感器的应用一、力电传感器的应用 (2012山东济宁联考山东济宁联考)有一种测量有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图人体重的电子秤，其原理图如图1035中的虚线所示，它主要由三部分构成：中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆踏板和压力杠杆ABO、压力传感器、压力传感器R(一一典例透析与示范典例透析与示范栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 个阻值可随压力大小而

14、变化的电阻器个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表显示体重的仪表G(其实质是电流表其实质是电流表)其其中中AOBO51.已知压力传感器的电已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：阻与其所受压力的关系如下表所示：图图1035栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 压力压力F/N050100 150 200 250 300电阻电阻R/300 270 240 210 180 150 120栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为源后，压力

15、传感器两端的电压恒为4.68 V，则：，则：(1)利用表中数据归纳出电阻利用表中数据归纳出电阻R随压力随压力F变化的函数关系式；变化的函数关系式；(2)该秤零刻度线该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度即踏板空载时的刻度线线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？应标在电流表刻度盘多少毫安处？栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为示数为20 mA，这个人的体重是多少？，这个人的体重是多少？【解析解析】(1)由表中数据可归纳得出：由表中数据可归纳得出：R3000.6F()(2)依题意可知，电子秤空载时压力传感依

16、题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为器受到的压力为0，由表可知，此时压力，由表可知，此时压力传感器的电阻传感器的电阻R1300 ，电路中的电流，电路中的电流栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 由由R3000.6F，算得，算得F2110 N，再由再由F2AOGBO得得G550 N.【答案答案】(1)R3000.6F()(2)15.6 mA(3)550 N栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 【规律总结规律总结】本题关键是理解传感器本题关键是理解传感器是将所感受到的物理量是将所感

17、受到的物理量(如力、热、如力、热、光、声等光、声等)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(一般是一般是电学量电学量)的一类元件题中的力电转换的一类元件题中的力电转换器是将重力这个物理学量转换成电流，器是将重力这个物理学量转换成电流，通过电流表来显示的，通过一定的关系通过电流表来显示的，通过一定的关系完成两者的转换完成两者的转换栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 二、光电传感器的应用二、光电传感器的应用 为了节能和环保，一些公共场为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电开关可采用光敏电阻来控制

18、，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为照度越大，照度单位为lx)某光敏电某光敏电阻阻RP在不同照度下的阻值如下表：在不同照度下的阻值如下表：栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 照度照度(lx)0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻电阻(k) 754028232018(1)根据表中数据，请在给定的坐标根据表中数据，请在给定的坐标系如图系如图1036中描绘出阻值随照中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度度变化的曲线，并说明阻值随照度变

19、化的特点变化的特点栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 图图1036栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (2)如图如图1037所示，当所示，当1、2两端所两端所加电压上升至加电压上升至2 V时，控制开关自动启时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路给简单电路给1、2两端提供电压，要求两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响不考虑控制开关对所设计电路

20、的影响)栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 图图1037栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 提供的器材如下：提供的器材如下：光敏电阻光敏电阻RP(符号符号 ，阻值见上表，阻值见上表)；直流电源直流电源E(电动势电动势3 V，内阻不计，内阻不计)；定值电阻：定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标限选其中之一并在图中标出出)；开关开关S及导线若干及导线若干栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 【解析解析】(1)描绘图象应注意不在图线描绘图象应注意不在图线上各点均匀分布在图线两侧，且图线应

21、上各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线用平滑曲线，而不能成为各点的连线图线为曲线都是非线性变化图线为曲线都是非线性变化(2)根据串联电阻的正比分压关系，根据串联电阻的正比分压关系，E3 V，当照度降低至，当照度降低至1.0(lx)时，其电压升至时，其电压升至2 V，由图线知，此时光敏电阻，由图线知，此时光敏电阻RP栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 【答案答案】(1)光敏电阻的阻值随光照光敏电阻的阻值随光照强度变化的曲线如图强度变化的曲线如图1038所示所示特点：光敏电阻的阻值随

22、光照度的增大特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小非线性减小栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 图图1038栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (2) 电路图如图电路图如图1039所示所示图图1039栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 三、创新实验三、创新实验 (2010高考大纲全国卷高考大纲全国卷)如图如图10310，一热敏电阻，一热敏电阻RT放在控温容放在控温容器器M内：内：A为毫安表，量程为毫安表，量程6 mA，内，内阻为数十欧姆；阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势为直流电源，电动势约为约为3 V，内阻很

23、小；，内阻很小；R为电阻箱，最为电阻箱，最大阻值为大阻值为999.9 ；S为开关已知为开关已知栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 RT在在95 时的阻值为时的阻值为150 ，在，在20 时的阻值约为时的阻值约为550 .现要求在降温过程现要求在降温过程中测量在中测量在95 20 之间的多个温度之间的多个温度下下RT的阻值的阻值栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 图图10310栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 (1)在图中画出连线，完成实验原理电在图中画出连线，完成实验原理电路图路图(2)完成下列实验步骤中的填空完成下列实验步骤中的填空依照实验原理连接电路图依照实验原理连接电路图调节控温容器调节控温容器M内的温度，使得内的温度，使得RT的的温度为温度为95 .栏目栏目导引导引第十章第十章 交变电流交变电流 传感器传感器 将电阻箱调到适当的初值，以保证将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全仪器安全闭合开关调节电阻箱，记录电流闭