传感器教学设计Word文件下载.docx

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在被光照时电阻发生变化。

（2）原因：

无光照时，载流子少，导电性能不好；

随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。

（3）作用：

把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。

4、热敏电阻和金属热电阻（特点）

（1）、热敏电阻（氧化锰）：

（2）、金属热电阻（铂）：

5、电容式位移传感器：

（1）、基本原理：

、（S：

极板间相对面积；

：

极板间介质的介电常数；

两平行极板间的距离；

静电力常量）

、当变化时，电容C也随之变化。

如果保持两个参数不变，而仅改变一个参数，就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可转换为电量输出。

（2）、分类：

变间隙型、变面积型、变介质型

6、霍尔元件

（1）构造：

如图所示，在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件。

（2）工作原理：

在E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。

（3）霍尔电压：

UH＝k。

①其中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关；

②一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。

（4）作用：

把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。

7、传感器应用的一般模式

8、力学传感器的应用----电子称

（1）、应变片

、特性：

a、组成：

半导体材料制成的长条形电阻元件；

b、特性：

伸长电阻变大，缩短电阻减小；

c、梁形元件

、力F越大，弯曲程度越大，应变片的电阻变化越大。

通过保持流过应变片的电流不变，而改变应变片两端的电压。

、将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。

9、温度传感器的应用----电熨斗

思考：

（1）、常温时触点是接触还是分离？

（2）、当温度过高时，双层金属片起什么作用？

（3）、如何设定较高温度？

（双层金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属）

10、温度传感器的应用----电饭锅

（1）、组成：

感温铁氧体

（氧化锰、氧化锌、氧化铁粉末）

、感温铁氧体的特点：

a、常温下具有磁性，能够被磁体

吸引，但是温度上升到约

时，就会失去磁性，不能被磁体吸引；

b、这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。

（2）、开始煮饭时为什么要压下开关按钮？

手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？

为什么？

（3）、煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？

（4）、饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？

这时电饭锅会自动地发生哪些动作？

（5）、如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？

11、光传感器的应用----火灾报警器

发光二极管LED、光电三极管、

不透明的挡板

（2）、原理：

利用烟雾对光的散射来工作

（3）、光电三极管：

是一种晶体管，它有三个电极，

当光照强弱发生变化时，电极

间的电阻随之变化。

12、实验一：

光控开关

（1）、实验器材：

光敏电阻、继电器、滑动变阻器、集成电路实验板、白炽灯泡、定值电阻

（2）、LED发光二极管：

该类发光二极管工作电流只需要几毫安，最大不得超过10mA，正向导通电压大于1.8V

（3）、斯密特触发器：

特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平0.25V，而当输入端电压下降到另一个值0.8V时，Y会从低电平跳到高电平3.4V。

斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换突变为数字信号。

（4）、实验电路

、控制电路原理：

、要使天更暗一些路灯才会亮，应如何调节？

、电路中普通二极管的作用？

13、实验二：

温度报警器

（1）、实验电路：

（2）、工作原理：

（3）、要想在更高温度才报警，应如何调节？

2、经典例题

例1、全面了解汽车的运行状态（速度、水箱温度、油量）是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。

如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。

该同学在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：

当油箱中油量减少时，电压表的示数将________（填“增大”或“减小”）。

例2、传感器是将能感受的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。

金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是（　　）

①C增大表示h增大　　②C增大表示h减小

③C减小表示h减小④C减小表示h增大

A．只有①正确B．只有①、③正确

C．只有②正确D．只有②、④正确

例3、如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用NTC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（　　）

A．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

例4、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．电路的路端电压增大

例5、用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。

该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。

用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。

现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后。

汽车静止时，传感器a、b的示数均为10N（取g＝10m/s2）。

（1）若传感器a的示数为14N，b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向。

（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零？

例6、如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一钩码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况。

从图中可知道该钩码的重力约为________N，A、B、C、D四段图线中钩码处于超重状态的为________，处于失重状态的为________。

例7、如图甲所示为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20kΩ、R2＝10kΩ、R3＝40kΩ，RT为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压Uab≤0时，电压鉴别器会令开关S接触，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；

当a、b端电压Uab＞0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（　　）

A．10℃　　　　　B．20℃C．30℃D．45℃

例8、家用电热灭蚊器电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等导体材料组成的电阻器，其电阻率ρ与温度t的关系如图所示。

由于这种特性，PTC元件具有发热、控温双重功能，若电热灭蚊器环境温度低于t1，以下判断正确的是（　　）

A．通电后，其电功率先增大后减小

B．通电后，其电功率先减小后增大

C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变

D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1～t2间的某一值不变

例9、在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因可能是（　　）

A．二极管两极接反

B．R1与RG位置颠倒

C．R1阻值太小

D．灯泡被断路

例10、如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则（　　）

A．A为低电平，LED发光

B．A为高电平，LED发光

C．A为低电平，LED不发光

D．A为高电平，LED不发光

3、训练题

1．当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器的说法中，不正确的是（　　）

A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器

B．电子体温计中主要是采用了温度传感器

C．电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器

D．电子秤中主要是采用了力电传感器

2．在下列有关一些电阻应用的说法中，错误的是（　　）

A．热敏电阻可应用于温度测控装置中

B．光敏电阻是一种光电传感器

C．电阻丝可应用于电热设备中

D．电阻在电路中主要起通过直流、阻碍交流的作用

3．电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比，现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图所示。

压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示数增大，下列说法正确的是（　　）

A．电梯一定加速上升　　　B．电梯一定减速下降

C．电梯加速度一定向上D．电梯加速度一定向下

4．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器。

话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极。

在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号。

其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（　　）

A．距离变化

B．正对面积变化

C．介质变化

D．电压变化

5．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：

罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。

平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是（　　）

A．进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报

B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报

D．以上说法均不正确

6．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。

酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。

如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压