传感器及其工作原理Word文件下载.docx

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D．向左偏到某一刻度后不动

7．如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（　　）

A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压

B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压

C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次

D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

8.如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则（　　）

A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势

B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势

C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势

D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势

传感器及其工作原理

1.光敏电阻（硫化镉）的电阻率与所受光照的___________有关，随光照的___________增大，电阻率___________，因而光敏电阻能把___________这个光学量转换为___________这个电学量.

2.金属的电阻率随温度的升高而___________，用金属丝可以制作___________传感器，称为___________，它能把___________这个热学量转换为___________这个电学量.

3.与金属不同的是，有些半导体的导电能力随温度的升高而___________，故可以用半导体材料制作___________.

4.与热敏电阻相比，金属热电阻的___________好，测温范围___________，但___________较差.

5.霍尔元件是能够把磁学量___________转换为电学量___________的传感器元件.

6.半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的___________获得能量成为___________，同时也形成更多的___________，于是___________明显地增强.

7.为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接.当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为___________传感器，它输入的是___________信号，经传感器转换后，输出的是___________信号.

8.按图所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是___________；

用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡___________，原因是___________；

停止吹风，会发现___________；

把热敏电阻放入冷水中会发现___________.

1.如图所示为光敏电阻电动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（）

A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压

B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压

C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次

D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

2.如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则（）

A.R3的电阻变小，a点电势高于b点电势

B.R3的电阻变小，a点电势低于b点电势

C.R3的电阻变大，a点电势高于b点电势

D.R3的电阻变大，a点电势低于b点电势

3.在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功能，下列判断正确的是（）

（1）通电前材料温度低于t1,通电后，电压保持不变，它的功率（）

A.先增大后减小B.先减小后增大

C.达到某一温度后功率不变D.功率一直在变化

（2）当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（）

A.t1B.t2

C.t1至t2的某一值上D.大于t2的某一值上

4.一热敏电阻阻值随温度变化的图象如实验图甲所示，请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路，当温度高于某一值后红色指示灯亮，而温度低于这一值时绿色指示灯亮.

给你的器材有：

如实验图乙所示的继电器一只（a、b为常闭触点，c、d为常开触点），

热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等，并且请说明滑动变阻器的作用.

1、传感器的作用是。

2、现代城市道路两旁的路灯是采用自动控制的，当自然光的亮度低于某个值时，路灯能自动点亮，当自然光的亮度高于某个值时，路灯能自动熄灭，试问在路灯自动控制电路中应采用怎样的传感器？

3、下表描述可传感器及其应用的可能性，请将表格填写完整。

传感器品种

工作原理

可被测定的非电学量

电容传感器

电容量变化

力，重量，压力，加速度，液面

霍尔传感器

压电传感器

热电传感器

光电传感器

4、如图为半导体材料做成的热敏电阻随温度变化的曲线，用热敏电阻和继电器做成温控电路．

（1）简要分析温控电路的工作过程:

___________________________

（2）设继电器的线圈电阻为50Ω，继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合，左侧电源的电动势为6V，内阻可以不计，试问温度满足什么条件时，右侧的小灯泡会发光？

5、单位时间内通过管道截面的液体的体积称为流量，用Q表示，其单位为m3/s。

如图6-1-9为电磁流量计的示意图，在非磁性材料制成的圆柱形管道外加一匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，当管中导电液（含有正、负离子）流过此区域时，可测得管壁上a、b两点间的电势差U，根据计算可以求出流量Q。

（1）电磁流量计为一个传感器，它可以将流速信号转化为电信号，试判断a、b两点电势的高低。

（2）设管道的直径为d，试用学过的知识推导流量Q的表达式。

1、关于光敏电阻，下列说法正确的是（）

A、光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量

B、硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好

C、硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好

D、半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好

2、霍尔元件能转换哪两个量（）

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、如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（）

Ａ、电介质进入极板的长度Ｂ、两极板间距

Ｃ、两极板正对面积Ｄ、极板所带电量

４、如图所示，R１、R２为定值电阻，Ｌ是小灯泡，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

5、如图所示，Ｒ３是光敏电阻，当开关Ｓ闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻Ｒ３时，则（）

Ａ、Ｒ３的电阻变小，a点电势高于b点电势

Ｂ、Ｒ３的电阻变小，a点电势低于b点电势

Ｃ、Ｒ３的电阻变小，a点电势等于b点电势

Ｄ、Ｒ３的电阻变大，a点电势低于b点电势

6、有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是（）

A、金属导体B、绝缘体C、半导体D、超导体

7、如图是观察电阻值随温度变化情况示意图。

现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为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显

8、图是霍尔元件的工作原理示意图，用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况。

以下说法中正确的是（）

A、将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大

B、在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平

C、在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平

D、改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化

9、如图所示宽度为d，厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当有电流I通过金属板时，在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差，这种现象叫霍尔效应，若金属板内自由电子密度为n，则产生的电势差U＝______________

1.传感器的作用

它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为___________等电学量，或转换成电路的___________.

2.制作传感器需要的元件

（1）光敏电阻：

光照增强时，电阻___________；

光照减弱时，电阻___________.能够把___________这个光学量转换成___________这个电学量.

（2）热敏电阻和金属热电阻：

能够把___________这个热学量转换成___________这个电学量.热敏电阻是温度升高，电阻___________；

金属热电阻是温度升高，电阻___________.

（3）霍尔元件：

能够把___________这个磁学量转换成___________这个电学量.

3.在如图所示的电路中，开关S是闭合的，现增大电容器A、B两极板间距，则下列说法正确的是（）

A.电容器的电容将增大，带电荷量增加

B.电容器的电容将减小，带电荷量增加

C.电容器的电容将不变，带电荷量也不变

D.电容器的电容将减小，带电荷量不变

4.在如图所示的电路中，开关S是闭合的，现在让电容器A、B极板的正对面积减小，则下列说法正确的是（）

5.如图所示是测定液面高度h的电容式传感器，在导电芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导电芯和导电液体构成电容器的两个极.测出电容器电容的变化，就可以知道h的变化情况，说明其原理.

6.在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，常使用电磁泵.某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管（导管是环形的，图中只画出其中一部分）水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与导管垂直，让电流I按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B垂直.设导管截面高为a，宽为b，导管有长为l的一部分置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动力而不断沿管子向前推进.整个系统是完全密封的，只有金属钠本身在其中流动，其余的部件是固定不动的.

（1）在图上标出液态钠受磁场驱动力的方向;

（2）假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式;

（3设液态钠中每个自由电荷所带电荷量为q，单位体积内参与导电的自由电荷数为n，求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速度v.

1.PTC热敏电阻随温度升高而________，NTC热敏电阻随温度升高而________；

光敏电阻在光照射下其电阻显著________.

2.如图所示，是一种测定角度的传感器，当彼此绝缘的金属板构成的动片和定片之间的角度θ发生变化时，试分析传感器是如何将这种变化转化为电学量的?

3.如图所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂做的，已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度.这实际上是一个传感器，它是将________转化为________来进行测量的.

4.在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功能，下列说法正确的是：

（1）通电前材料的温度低于t1，通电后，电压保持不变，它们功率是（）

A.先增大后减小B.先减小后增大

C.达到某一温度后功率不变D.功率一直在变化

（2）其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在（）

A.t1B.t2C.t1到t2的某个温度上D.大于t2的某个温度上

5.在如图的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与D间距不变，下列说法正确的是（）

A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大

B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减少

C.当滑动触头P向右移时，L消耗的功率可能不变

D.无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变

6.如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；

现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ’，则可判断（）

A.θ'

=θB.θ'

<

θ

C.θ'

>

θD.不能确定θ和θ'

的关系

3.如图所示是彩色电视接收机的消磁电路示意图，R是热敏电阻，L是消磁线圈，试说明此电路的工作过程。

2.用传感器进行自动控制时，常常要用到继电器.如图所示为初中学过的继电器原理示意图.其中L是电磁铁，当ab间接通电源后，衔铁S被吸引向下，这样，ce由原来闭合接通的状态变为断开，而cd则由原来断开的状态变为闭合接通.通常将传感器、低压电源接入与电磁铁L相连的ab回路来执行对继电器的控制，而cde回路则用来执行对有关电器的控制，试设计一个用光敏电阻来控制路灯的实验电路，要求是光暗时灯亮，光亮时灯熄.可供选择的仪器如下：

光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线.

4.图为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I-U关系曲线图。

（1）为了通过测量得到图中所示I-U关系的完整曲线，图（a）和（b）两个电路中应选择的是图______；

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）在右图所示的电路中，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I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；

电阻R2＝_______Ω；

（3）举出一个可以应用热敏电阻的例子。

5.一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝。

将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束。

在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。

图（a）为该装置示意图，图（b）为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接受到的激光信号强度，图中Δt1=1.0×

10-3s，Δt2=0.8×

10-3s。

求：

（1）利用图（b）中的数据求1s时圆盘转动的角速度；

（2）说明激光器和传感器沿半径移动的方向；

（3）求图（b）中第三个激光信号的宽度Δt3。

传感器及其工作原理检测题

1．关于传感器，下列说法正

确的是（　　）

A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的

B．金属材料也可以制成传感器

C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的

D．以上说法都不正确

2．光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为（　　）

A．光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值也发生变化

B．光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化

C．光照强度发生变

化时，光敏电阻的长度也发生变化

D．光照照度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化

3．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（设水对电阻阻值的影响不计）（　　）

A．如果R为金属热电阻，读

数变大，且变化非常明显

C．如果R为热敏电阻（用半导体材料制成），读数变化非常明显

D．如果R为热敏电阻（用半导体材料制成），读数变化不明显

4．如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则（　　）

5．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12所示电路，R1为定值电阻，R

2为半导体热敏电阻（温度越高电阻越小），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

D．R1消耗的功率增大

6．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变（光照或温度），发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是（　　）

A．温度不变，光照增强B．温度升高，光照不变

C．温度降低，光照增强D．温度升高，光照减弱

7．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（　　）

A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量

B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量

C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡

D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡

8．传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、角度等）转换成电学物理量（如电压、电流、电荷量等）的一种元件．如图所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是（　　）

A．甲图中两极板带电荷量不变，若电压变小，可判断出

h变小

B．乙图中两极板带电荷量不变，若电压变大，可判断出θ变大

C．丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变小

D．丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大

9．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（零刻度在中间）和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，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使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）（　　）

10．传感器是把非电学物理量（如位移、压力、流量、声强等）转换成电学量的一种元件．如图17所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金

属板，a是能在声波驱动下沿水平

方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中（　　）

A．a、b板之间的电场强度不变

B．a、b板所带的电荷量不变

C．电路中始终有方向不变的电流

D．向右位移最大时，电容器的电容量最大

11．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传

感器工作，是因为（　　）

A．改变湿度B．改变温度

C．改变磁场D．改变电容

12.按图所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是____________________；

用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是____________；

把热敏电阻放入冷水中会发现__________．

9．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）

A．甲图的传感器可以用来测量角度

B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度

C．丙图的传感器可以用来测量压力

D．丁图的传感器可以用来测量速度

10．如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？

电势差是多少？

11.如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器．该电容器的电容C可用公式C＝e

计算，式中常量e＝9×

10－12F·

m－1，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正对面积为50mm2，键未按下时两