人教版高考物理专题知识讲解 传感器及其应用Word下载.docx

1、随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。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。（2）热敏电阻和金属热电阻热敏电阻：指用半导体材料制成，其阻值随温度变化发生明显变化的电阻。如图为某热敏电阻的阻值温度特性曲线。金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增加，这样的电阻也可以制作温度传感器。热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换成电学量（电阻），但热敏电阻的灵敏度较好。热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小，对正温度系数的热敏电阻（PTC）其阻值随温度的升高而增大，而负温度系数的热敏电阻其阻值随温度的升高而减小。（3）电容式位移传感器能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量

2、。（4）霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量，产生的电压称为霍尔电压，式中的d为薄片的厚度，k为霍尔系数，与薄片的材料有关。3、关于传感器的分类序号分类方法传感器的种类说明1按输入量分类位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等传感器以被测物理量命名2按工作原理分类应变式、电容式、电感式、热电式、电压式传感器以工作原理命名3按物理现象分类结构型传感器传感器依赖其结构参数的变化实现信息转换特性型传感器传感器依赖其敏感元件物理特征的变化实现信息转换4按能量关系分类能量转换型传感器传感器直接将被测量的能量转换为输出的能量能量控制型传感器由外部供给传感器能量，而由被测量来控制输出的

3、能量5按输出信号分类模拟式传感器输出为模拟量数字式传感器输出为数字量4、如何求解传感器问题传感器问题具有涉及的知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，有的原理甚至较难理解。但不管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键。因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析传感器所在的电路结构，这样才能对题目的要求作出解释或回答。另外，平时多应注意实际生产、生活中的一些实例，多一些思考，多动一下手，多查一下资料，开阔自己的视野，丰富自己的经验，做到学以致用、活学活用的目的。5、传感器的一般应用模式传感器是将所感受到的物理量（如力、热、光等）转换成便于测量的量（一般是电

4、学量）的一类元件。其工作过程是：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量，一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如图所示。例如，许多食品加工设备（如电烤箱）都要控制在一定的温度范围内工作，可使食品味道鲜美且不失养分，如图所示的控制电路，开始工作时，温度较低，阻值较小，继电器吸合，A与C接通，电热丝L通电加热，达到一定温度时，电阻增大，继电器放开，A与B接通，灯亮铃响，停止加热，温度降低到某一值时，继电器又吸合，A与C接通，又开始加热如此反复，维持在一定的温度范围（）内。空调、电冰箱就是利用这一原理维持在一定温度范围内的。再例如，如图所示是利用光敏电阻自

5、动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器光敏电阻。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，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的信号时，光敏电阻的电阻变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字，实现自动计数的功能。考点二、传感器的应用1、力传感器的应用电子秤（1）力传感器我们经常见到的电子秤所使用的测力装置是力传感器，常用的一种力传感器是由金属架和应变片组成的，应变片是一种敏感元件，现在大多用半导体材料制成。（2）工作原理如图所示，弹性钢制成

6、的梁形元件上、下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施加F，则梁发生弯曲，上表面拉伸而使电阻增大，下表面压缩而使电阻减小，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上、下应变片两端产生了一个电压差，传感器把这个电压差值输出，外力越大，输出的电压差值也就越大。2、声传感器的应用话筒（1）话筒话筒是一种常用的声传感器，类型虽多，但其作用都是将声信号转换为电信号。常见类型有：动圈式话筒、电容式话筒、驻极体话筒。（2）电容式话筒的工作原理如图所示，金属膜片M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压。（3）

7、动圈式话筒的工作原理如图所示是动圈式话筒的构造原理图，它是利用电磁感应现象制成的。当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈（叫做音圈）随着一起振动。音圈在永磁铁的磁场里振动，其中就产生感应电流（电信号）。感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化由声波决定。这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。 3、温度传感器的应用温度传感器一般由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻制成。它可以把热信号转换为电信号进行自动控制。（1）电熨斗如图所示，内部装有双金属片温度传感器，双金属片的上部金属膨胀系数大，下部金属膨胀系数小，则双金属片受热向下弯曲，使触点分离，从而切断电源停止

8、加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。（2）电饭锅主要元件是感温铁氧体，常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，接通电源，但是当上升到约103的“居里温度”时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源从而停止加热。（3）测温仪测温仪可以把温度转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来，由于电信号可以由测温地点传输到其他地方，所以应用温度传感器可以远距离读取温度的数值。测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶、红外线、敏感元件等。4、光传感器的应用（1）机械式鼠标鼠标器移动时，滚球运动通过滚轴带动两个码

9、盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，计算机分别统计x、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。（2）火灾报警器如图为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警器，其工作原理是：带孔的罩子内装有发光二极管LED，光电三极管和不透明的挡板，平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后，对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。考点三、简单的逻辑电路一、简单的逻辑电路1“与”门电路（1）“与”逻辑关系：有两个（或多个）控制条件作用会产生一个结果，当两个（或多个）条件都满

10、足时，结果才会成立，这种关系称为“与”逻辑关系。（2）“与”门电路：满足“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路。（3）“与”门的逻辑符号：见图。（4）“与”门反映的逻辑关系：Y=AB。“与”门的真值表可由此关系填写。（5）“与”门电路的特点：当输入都为“0”时，输出为“0”；当一个输入为“0”，另一个输入为“1”时，输出为“0”；当输入都为“1”时，输出为“1”。2“或”门电路（1）“或”逻辑关系：在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生这种关系称为“或”逻辑关系。（2）“或”门电路：满足“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路。（3）“或”门的逻辑符号：（4）“或”门反映的逻辑关系：

11、Y=AB。“或”门的真值表可由此关系填写。（5）“或”门电路的特点：当一个输入为“0”，另一个输入为“1”时，输出为“1”；3“非”门电路（1）“非”逻辑关系：输出状态和输入状态成相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑。（2）“非”门电路：满足“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路。（3）“非”门的逻辑符号： （4）“非”门反映的逻辑关系：，表示Y与A状态相反“非”门真值表可由此关系填写。（5）“非”门电路的特点：当输入为“0”时，输出为“1”；当输入为“1”时，输出为“0”；“非”门的逻辑符号的“0”表示反相（又叫反相圈）。二、斯密特触发器如图所示，这种“非”门由于性能特别，称为斯密特触发器当加在它的

12、输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6 V）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25 V），而当输入端A的电压下降到另一个值（0.8 V）的时候，Y会从低电平跳到高电平（3.4 V）。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行光控所需要的。（1）斯密特触发器是一种“非”门，当输入端电压上升（下降）到某值时，输出端电压会从高电平跳到低电平（低电平跳到高电平）。（2）斯密特触发器一般应用于光控开关或温度报警器，电路中有一光敏电阻或热敏电阻用于改变输入端电压。三、对逻辑关系的理解1对“与”逻辑关系的理解（1）生活中的“与”逻辑关系：某单位财务室为了安全，规定不准一个

13、人（甲或乙）单独进入。为此，在门上安装了两把锁。只有甲与乙两个人同时打开各自的锁时，门才打开。它体现了“与”逻辑关系。（2）“与”逻辑电路 （3）“与”门的真值表2对“或”逻辑关系的理解（1）生活中的“或”逻辑关系：某寝室的4名同学每人都配了一把门钥匙，各人都可以用自己的钥匙单独开门，它体现了“或”逻辑关系。（2）“或”逻辑电路 （3）“或”门的真值表3对“非”逻辑关系的理解（1）“非”逻辑电路 （2）“非”门的真值表四、逻辑电路与传感器的应用举例1光控开关如图是光控电路的工作原理示意图。白天，光照强度较大，光敏电阻电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通，当天色暗到一定程度时，的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值 （1.6 V），输出端 Y 突然从高电平跳到低电平 （0.25 V），则发光二极管LED 导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。要想在天更暗时路灯才会亮，应该把的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就需要的阻值达到更大，即天色更暗。2温度报警器电路原理图如图所示，常温下，调整的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣