《传感器》教学课件

《传感器》构建知识网络归纳专题小结专题

传感器及常见敏感元件1．传感器：传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等非电学量按照一定的规律转换为容易进行测量、传输、处理和控制的电压、电流等电学量或转换为电路通断的一类元件．原理如下所示：2．光敏电阻：光敏电阻是用半导体材料制成的，其特点是在被光照射时电阻会发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大，其作用是把光学量转换为电学量．3．热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．其特点是化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差．热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻率对温度非常敏感．热敏电阻有正温度系数(PTC热敏电阻)、负温度系数(NTC热敏电阻)两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量．例1如图甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图．(1)为了通过测量得到如图甲所示IU关系的完整曲线，在图乙(a)和(b)两个电路中应选择的是________________；简要说明理由：

________________________.(电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω)

(2)在图丙所示电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω(保留一位小数)．(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子．答案：(1)(a)电路电压可从0调到所需电压，电压调节范围大(2)5.3

108.8(108.6～109.0均可)

(3)恒温箱，自动孵化器，热敏温度计等规律总结：应明确变阻器满足以下条件时，变阻器应采用分压式接法：①实验要求电流或电压从零开始调节或实验要求电流调节范围足够大；②当变阻器的全电阻远小于待测电阻时．专题

传感器在实际问题中的应用以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起，在实际问题中既可以直接考查传感器知识，也可以考查敏感元件的敏感特性，几种传感器及与其相联系的物理知识，如表：传感器种类敏感元件与之相联系的物理知识光电传感器光敏电阻直流电路动态分析温度传感器热敏电阻直流电路问题力传感器压敏电阻力学、运动学与直流电路电容传感器电容器力、运动与含电容电路例2

(2020年广东七校联考)材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小．若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线，其中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值．为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF.请按要求完成下列实验．(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0.4×102N～0.8×102N，不考虑压力对电路其他部分的影响)，要求误差较小，提供的器材如下：A．压敏电阻，无压力时阻值R0＝6000ΩB．滑动变阻器R，最大阻值为200ΩC．电流表A，量程2.5mA，内阻约30ΩD．电压表V，量程3V，内阻约3kΩE．直流电源E，电动势3V，内阻很小F．开关S，导线若干(2)正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1.33mA，电压表的示数如图丙所示，则电压表的读数为________V.(3)此时压敏电阻的阻值为________Ω；结合图甲可知待测压力的大小F＝________N．(计算结果均保留两位有效数字)分析：(1)分析给出的滑动变阻器以及待测电阻的阻值关系，即可明确滑动变阻器以及电流表的接法；(2)根据电压表量程以及最小分度可求得电压表的读数；(3)根据欧姆定律可求得电阻，再根据图甲数据可求得压力大小．解析：(1)根据题述对实验电路的要求，应该采用分压式接法、电流表内接的电路，原理图如图所示．答案：(1)见解析图(2)2.00