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1、第二节 传感器的应用1、电子秤原理分析：力电阻变化 电压2、话筒声电磁感应 电流动圈式话筒构造原理图，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 圈在永久磁铁的磁场里振动 ，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，变化的振幅和 频率由声波决定，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 电容式话筒：声电容变化电流、电压3、实验： 传感器温度控制电路通断原因：双金属片铜的膨胀系数大于铁4.电慰斗 双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断.P63思考与讨论5、火灾报警器光电流变化控制电
2、路通断非电学量传感器电学量控制电路通断一、传感器（1）什么是传感器？传感器是指这样一类元件：它能够感知诸 如力、温度、光、声、化学成分等非电学量 ，并把它们按照一定的规律转化成电压、电 流等电学量，或转化为电路的通断。 （2）传感器的作用是什么？ 传感器的作用是把非电学量转化为电学量 或电路的通断，从而实现很方便地测量、传 输、处理和控制。非电学量传感器电学量 角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照传感器电压电流电阻电容1.X敏电阻 （1）光敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随光照增强而减小，能够把光照强弱这个光学量转换为电 阻这个电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的 强弱。二、常见的
3、传感器元件：（2）热敏电阻：用半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，温度特性 曲线如图.其它如：磁敏电阻、声敏电阻、压敏电阻、湿敏电 阻等。3.电容式位移传感器：能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。4.霍尔元件：能够把磁感强度这个磁学量转换为电压这个电学量。2.金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器。金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差；与金属热电阻相比，热敏电阻的灵敏度 较好。三、传感器的简单应用 1、力电传感器：力电传感器主要是利用敏感元件和变 阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电 学信号（电压、电流等）的仪器。力电
4、传感器广泛地 应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机 、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制 动系统等。 2、热电传感器（温度传感器）：热电传感器是利用热 敏电阻的阻值会随温度的升高减小（与金属热电阻的 特性相反）的原理制成的, 它能用把温度这个热学量转 换为电压这个电学量。如各种家用电器(空调、冰箱、 热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱 等。 3、光电传感器：光电传感器中的主要部件是光敏电 阻或光电管。路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟 雾报警器等都是利用了光电传感器的原理。4、磁电传感器霍尔元件的应用霍尔元件：如图所示，在一个很小的矩形半导体薄片 上，制作四
5、个电极C、D、E、F，就制成为一个霍尔 元件。霍尔电压：其中k为比例系数，称为霍尔系数， 其大小与薄片的材料有关。一个霍尔 元件的厚度d、比例系数k为定值，再 保持I恒定，则电压UH的变化就与B成 正比，因此，霍尔元件又称磁敏元件.UHBC D EFI霍尔元件能够把磁感强度(磁学量)转换为电压(电学量)推导霍尔电压的公式 设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平 均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电 流方向导体板的横向宽度为a，则电流的微观表达式为 载流子在磁场中受到的洛伦兹力 载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差 载流子受到的电场力为 当达到稳定状态时，洛伦兹力
6、与电场力平衡，即 由式得 式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。令 则上式可写为 例1下列说法正确的是 ( ) A话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声传感器C电子秤所使用的测力装置能将受到的压力大小的信息转化为电信号D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C D例2传传感器是把非电电学量（如高度、温度、压压力等） 的变变化转换转换 成电电学量变变化的一种元件，它在自动动控制中 有着广泛的应应用如图图是一种测测定液面高度的电电容式传传 感器的示意图图金属棒与导电导电 液体构成一个电电容器
7、，将 金属棒和导电导电 液体分别别与直流电电源的两极相连连接，从电电 容C和导电导电 液与金属棒间间的电压电压 U的变变化就能反映液面 的升降情况，判断正确的是（ ） A.电电源接通后，电电容C减小，反映h减小 B. 电电源接通后，电电容C减小，反映h增大 C.电电源接通再断开后,电压电压 U减小,反映h减小 D.电电源接通再断开后,电压电压 U减小,反映h增大A D 金属棒电介质导电液电介质h例3压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有 位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装 置，其工作原理如图(a)所示将压敏电阻和一块挡 板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小 车向右做直线运动过
8、程中，电流表示数如图(b)所示 下列判断正确的是 ( ) A从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B从t1到t2时间内，小车做加速度变大的直线运动 C从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动A E R压敏电阻(a)tIOt1(b) t2t3B D例3压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图甲所示 ，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连 成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。0t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流
9、i 随时间t变化情况如图乙所示。甲电流显示器 升降器 绝缘重物压敏电阻R则下列判断正确的是 ( ) A t1 t2时间内绝缘重物处于超重状态 B t3 t4时间内绝缘重物处于失重状态 C升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经 向下加速、匀速、减速，最后停在1 楼 D升降机开始时可能停在1楼， 从t1时刻开始，经向上加速、 匀速、减速，最后停在10楼0t1t2t3ti乙 t4解：压力增大，压敏电阻的阻值减小，电流增大，所以t1 t2时间内处于失重状态(加速下降或减速上升),t3 t4时间内处于超重状态（减速下降或加速上升）, 所以C正确。C例4将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中
10、 ，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，滑片P 随之在变阻器上移动，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电压表指针向左偏,说明火车可能在向左做加速运动OBCSVPA 09年山东卷
11、23（2） 例5.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控 制照明系统。光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏 电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可 以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx） 。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表： 根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中 描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变 化的特点。 如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制 开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简 单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度 降低至1.0（lx）时启动照明系统，在虚线框内完成电 路原理图。（不考虑控制开关对所设计电路的
12、影响） 提供的器材如下： 光敏电阻Rp（符号 ，阻值见上表） 直流电源E（电动势3V，内阻不计）； 定值电阻：R1=10k，R2=20k，R3=40k（限选其 中之一并在图中标出） 开关S及导线若干。如图，阻值随照度增 加而非线性减小。原理图如下。 传感器的应用模式容易控制 容易测量显示4、自动排气扇，其中A为水汽传感器，当水汽 的浓度增大时，其内部电阻减小水汽浓度电流控制电路通断非电学量传感器电学量控制电路通断思考：1、设计一个电路，比较离桌面1米高的日光灯与 白炽灯，哪个光的强度大？A2、如图：自来水厂在河中的取水电路，当水中的离子 浓度较低时，取水电动机保持工作状态，当水中离子浓 度增大到一定程度时，取水电动机停止工作。
