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1、个人收集整理 勿做商业用途第六章传感器【全章概述】在日常生活中我们可能有这样的经历:当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门,当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开.这是由于传感器在起作用，传感器是自动化控制装置中必不可少的器件,在信息技术高速发展的今天，传感器发挥着越来越重要的作用。本章知识与我们的生活息息相关，在学习过程中,记要熟记各种敏感元件的特性，又要结合实例，认真体会传感器在实际中的应用，努力培养自己理论联系实际的能力和动手能力；同时应注意观察身边的与传感器有关的例子，并通过查资料或上网了解他们的工作原理,培养自己的观察能力和自学能力。【单元划分】本章可分为两个单元：第一单元:介绍
2、传感器及其工作原理；第二单元：介绍传感器的简单应用.【知识结构】 传感器定义敏感元件分类传感器是能将所感受到的物理量(如力、热、磁、电、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)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信号按一定规律转换成便于测量、利用或处理的信号声传感器：将声信号转换为电信号热敏电阻和金属热电阻：温度传感器力传感器：电子秤应用力传感器：将力转换为电信号光敏电阻：光传感器霍尔元件温度传感器：将温度转换为电信号或电路的通断光传感器：将光信号转换为电信号声传感器：话筒温度传感器：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器光传感器：鼠标器、火灾报警器、光控开关第1节 传
3、感器及其工作原理 一课前预习1什么是传感器传感器是把量（如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等)转换成易于测量、传输、处理的量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。2三种常见的敏感元件（1）光敏电阻：能够把光照强度这个_量转换为电阻大小这个_量。 （2)热敏电阻和金属热电阻:能够把温度这个 量转换为电阻大小这个_量.相比较而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的 较好。 （3）霍尔元件：能够把磁感应强度这个 量转换为电压这个 量. 霍尔电压：_。二课堂练习1. 一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而。由于它对光照较敏感,所以可以作传感器.2. 关于热
4、敏电阻以下说法中正确的是 （ )A热敏电阻的阻值随温度升高而增大B热敏电阻的阻值随温度升高而减小C热敏电阻的阻值随温度变化而均匀变化D热敏电阻可以用金属氧化物制作三课后提高3. (2008-江苏)如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时( )AR 1两端的电压增大 B电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强 D小灯泡的亮度变弱4. 试推导霍尔电压的表达式UBkIB/d第2节传感器的应用（一） 一课前预习1传感器应用的一般模式非电学量传感器放大 转换 电路电学量执行机构显示器(指针式电表)(数字屏)计算
5、机系统2传感器应用的实例. 力传感器的应用 传感器的应用 声传感器的应用 温度传感器的应用- 二课堂练习1. 电子秤使用的是（ ），电熨斗使用的是（ ）A超声波传感器 B温度传感器C压力传感器 D红外线传感器2. 传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器.当待测压力F作用于可动膜片电极时,可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（ ）A当F向上压膜片电极时,电容将减小B当F向上压膜片电极时，电容将增大C若电流计有示数,则压力F发生变化D若电流计有示数，则压力F不发生变化3. 关于话筒，下列说法正确的是 ( )A无论动圈式话筒、
6、电容式话筒、还是驻极体话筒,作用相同都将声波这个力学量转换成了电压或电流这个电学量 B电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化C动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受到安培力作用而振动，实现声向电的转化D因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高,会场大都用驻极体话筒三课后提高4. 将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中,使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测。闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点,固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央,此时,电压表指针指在表盘刻度中央。当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动
7、，滑片P随之OBCSVP在变阻器上移动,电压表指针发生偏转。已知，当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏。则（ ) A电压表指针向左偏,说明火车可能在向右做加速运动B电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动C电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动D电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做减速运动金属板金属膜振动膜外电路5. 如图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它量发
8、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6. 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。0 kg的滑块可无摩擦滑动，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在的示数均为 10 N(取g=10 ms2）。（1)若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.
9、0 N，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。第3节 传感器的应用（二） 一课前预习 温度传感器 光传感器传感器的应用二课堂练习1. 下列器件不是应用温度传感器的是( ）A电熨斗 B话筒 C电饭锅 D测温仪2. 鼠标器使用的是（ ）A压力传感器 B温度传感器 C光传感器 D红外线传感器3. 街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( ）A压敏性 B光敏性 C热敏性 D三特性都利用了4. 关于电饭锅的说法正确的是（ ）A电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁B铁
10、氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C用电饭锅烧水，水开时能自动断电D用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位三课后提高输出电压UOOABCSP5. 角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕轴OO转动时,元件A发生位移并输出相应的电压信号,成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀,系统静止时P在B点，当系统以角速度转动时，求:输出电压U与的函数关系式.6. （风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原理图，图中P为金属球,悬挂在一
11、细长裸金属丝下面，O是悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金属丝始终保持良好接触,无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中的电流为I0，有风时细金属丝将偏转一角度（与风力大小有关），细金属丝与电阻丝在C点接触，已知风力方向水平向左，OC=h，CD=L，球的质量为M,电阻丝单位长度的电阻为k，电源内电阻和细金属丝电阻均不计,金属丝偏转角时，电流表的示数为I，此时风力大小为F，试写出：(1）风力大小F与的关系式；(2）风力大小F与电流表示数I的关系式。 第4节 传感器的应用实例 一课前预习LEDR2R1RGAY+5V1光控开关电路组成：斯密特触发器， 电阻RG，发
12、光二极管LED模仿路灯,滑线变阻器R1,定值电阻R2，电路如图所示。注意:要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调 一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1。6V，就需要RG的阻值达到更大,即天色更暗。 2温度报警器（热敏电阻式报警器)R1RTAY+5V结构组成:斯密特触发器， 电阻RT,蜂鸣器，滑线变阻器R1，如图所示。注意:要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该 R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平,则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。3二极管的特点和作用（1）二极管具有 性 （2）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能 ,常用做指示灯。二课堂练习1. “与”门的输入端输入信号为何时,输出端输出“1”（ ）A0 0 B0 1 C1 0 D1 12. “或”门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（ )A0 0 B1 0 C0 1 D1 13. 联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权,假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（ )A与门 B非门 C或门 D与非门三课后提高4. (2003上海)用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是 （ ）A红外报警装置 B走
