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1、传感器巩固与提高小专题一：传感器的含义（1）传感器是一类元件：能够感受诸如力、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电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。（2）传感器的工作过程和原理：可以通过下图来表示。（3）常见的传感器实例：(1)当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动，而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止。冰箱的控制，是通过温度传感器实现的。(2)楼道的电灯，晚上有人经过楼道时，开关自动接通，灯就亮；而白天不管是否有人经过，开关都是断开的，灯
2、总是不亮，这种开关用的就是声光传感器。(3)为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报，这个小盒子就是烟雾传感器。(4)其他如宾馆洗手间的墙壁上干手机的湿度传感器、电视机里换频道的红外传感器、电饭锅的温控开关、养鸡场里的孵化器、交警用来测驾驶员是否酒后开车的酒精气体测试仪、磁悬浮列车里的加速度测试器、电容式话筒里的电容式传感器、自动洗衣机里的压力传感器等。可以说，传感器的广泛使用，丰富了我们的生活，使我们的生活更加方便、安全和舒适。小专题二：光传感器光敏电阻光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，光敏电阻一般由半导体
3、材料做成，当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强特点：（1）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。（2）光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。（3）光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。【典例精析】例 1、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，R 2 为定值电阻此非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量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
4、，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记数一次D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次例 2、激光液面控制仪的原理是固定的一束激光 AO 以入射角 i 照射到液面上，反射光 OB 射到水平的光屏上，屏上用光电管将光信号转变成电信号，电信号输入控制系统用以控制液面高度，如图所示如果发现光点B 在屏上向右移动了 d 的距离到 C，由此可知（ ）A液面降低了(d cot i)/2B液面降低了(d cot 2i)/2C液面降低了(d tg i)/2D液面降低了(d tg 2i)/2例 3、利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传递带上工件的输送情况.如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感
5、记录器，光传感器 B 能接收到发光元件 A 发出的光.每当工件挡住 A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示.若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为 0.1 m，则下述说法正确的是（ ）A传送带运动的速度是 0.1 m/sB传送带运动的速度是 0.2 m/sC该传送带每小时输送 3600 个工件D该传送带每小时输送 7200 个工件小专题三：热传感器热敏电阻和金属热电阻热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。典型材料：金属铂(白金)特点：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度
6、升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。（2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度交差。（3）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量。【典例精析】例 1、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.t1 B.t2 C.t1到t
7、2的某个温度上 D.大于t 2的某个温度上例 2、广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的。在图 13 甲中，电源的电动势 E90V，内电阻不可忽略；G 为内阻不计的灵敏电流表； R。为保护电阻；只为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图 13 乙的 R-t 图像所示，则热敏电阻及与摄氏温度 t 的关系为 R ；闭合开关 S，当及的温度等于 40时，电流表示数 I1225 mA，则当电流表的示数I236mA 时，热敏电阻 R 的温度是 例 3、如图甲为在温度为 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=20 k，R
8、2=10 k，R 3=40 k，R t 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当 a、b 端电压 Uab0 时，电压鉴别器使 S 断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_例 4、热敏电阻是传感电路中常用的电子元件现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约 45热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯(图中未画出 )、电源(3V、内阻可忽略)、直流电流表( 内阻约 1 ) 、直流电压表(内阻约 5k)、滑动变阻器(020) 、开关、导线若干在图 12 甲的方框巾画出实验电路图
9、，要求测量误差尽可能小；根据电路图，在图 12 乙的实物图上连线；简要写出完成接线后的主要实验步骤：A往保温杯中加入热水，稍等读出温度值；B_ ；C重复 A、B，测出不同温度下的数据；D_.例 5、一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度 t 变化的关系如图中实线 所示由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物有一种用主要成分为 BaTiO3 被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线所示试根据图线分析：（1）为什么原处于冷态的 PT
10、C 熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？（2）通电一段时间后电熨斗温度 t 自动地稳定在 T_B如果是 N 型半导体，有 ”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干 S1 才会断开，试解释此现象。(限流闭合 当烧水时，开始 S1、S 2 均闭合，达 80 时 S2 自动断开，水沸腾温度为 100 ，S 1 仍闭合直至烧干后温度上升才断开) 例 2、如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A 为光源，B 为光电接收器，A、B 均固定在车身上，C 为小车的车轮， D 为与 C 同轴相连的齿轮。车轮转动时，A 发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被 B 接收并转换成电信号，
11、由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为 n，累计脉冲数为 N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是_，小车速度的表达式为 v_；行程的表达式为 s_。解析：这是一道以实际问题为背景的实验题，显然无法通 过迁移课本实验中的方法来解决。但是题目给出了装置图 ，该图及题文中的相关说明给 我们一定提示，光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为 脉冲，因此脉冲情况必定与 齿轮 (或车轮)的转动有关，也就与速度和行程有关。根据速度的意义和车正常行驶的情况， 应有 v2Rf，其中 R 为车轮的半径，f 为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为 P，则转一圈应有 P 个脉冲被 B
12、接收到，因此有f ，代入上式，有 v 。nP 2RnP同样，根据行程的意义，应有 s2Rf，其中 f 为整个行程中 车轮转过的圈数；而 f ，NP所以 s 。可见，还必须测 量的物理量和数据是车轮的半径 R 和齿轮齿数 P，速度和行2RNP程的表达式如上面两式所示。答案：车轮的半径 R 和齿轮齿数 P 2RnP 2RNP例 3、如图所示，图甲为热敏电阻的 Rt 图像，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为 150。当线圈中的电流大于或等于 20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势 E6V，内阻可以不计，图中的“电源”是恒温箱加热器
13、的电源。（1）应该把恒温箱内的加热器接在 A、B 端还是 C、D 端？（2）如果要使恒温箱内的温度保持 100，可变电阻 R的值应调节多少？小专题八：斯密特触发器斯密特触发器：具有特殊功能的非门电路（1）光控开关工作原理：如图所示，当光敏电阻 RG 受到光照时，阻值_ ，非门输入端 A 出现_电平，输出端 Y 出现_电平（填“ 高”或“低” ） ，发光二极管 LED 反向截止，_发光（填“能”或“不能” ） ，当把光遮住时，R G 阻值增大，输入端 A 出现_电平，Y 端是_电平（填“高” 或“低” ） ，二极管正向导通_发光填“能”或“不能” ，达到路灯白天不亮晚上亮的目的。（2）温度报警器
14、（1）电路结构：R T 为热敏电阻，蜂鸣器两端的直流电压达到 46V 时，发出鸣叫，R T 常温小为几百欧姆，R 1 的最大阻值在 12k 之间选择（2）工作原理：当温度升高时，R T 阻值_，A 端输入_电平，Y 端输出_电平，蜂鸣器中有电流通过，发出报警声，常温下，R T 的阻值较大 A 端为_电平，Y 端为_电平，无电流通过蜂鸣器，不能发声。（3）调节_可使热敏电阻在感测到更高温度时才报警，原因_【典例精析】例 1、 如图所示是由基本逻辑电路构成的一个公路路灯自动控制电路，图中虚线框内 M 是一只感应元件，虚线框 N 中使用的是门电路则（ ）AM 为光敏电阻，N 为与门电路BM 为光敏电
15、阻，N 为非门电路CM 为热敏电阻，N 为非门电路DM 为热敏电阻，N 为或门电路例 2、右下图是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是（ ）A. 当 RT的温度升高时，R T减小,A 端电势降低，端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B. 当 RT的温度升高时，R T减小，A 端电势升高，端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C. 当增大 RT时，A 端电势升高，端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D. 当增大 RT时，A 端电势降低，端电势升高，蜂鸣器会发出报警声例 3、一个简单的磁控防盗报警装置，门的上沿嵌入一小块永磁体 M，门框内与 M 相对的位置嵌入干簧管接入图示的电路，睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来，请说明工作原理小专题九：含电磁继电器的自动化控制例 1、如下图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D 为动触点，E为静触点。试分析电磁继电器的工作原理。例 2、
