1、第六章傳感器第六章傳感器 傳感器是把傳感器是把非電學(xué)物理量非電學(xué)物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量、傳輸、處理的流量、聲強(qiáng)、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量、傳輸、處理的電學(xué)量電學(xué)量（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動(dòng)控制作用。（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動(dòng)控制作用。一、傳感器的含義一、傳感器的含義非電學(xué)量非電學(xué)量傳感器傳感器放大放大 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 電路電路電學(xué)量電學(xué)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示器(指針式電表)(數(shù)字屏)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳感器應(yīng)用的一般模式傳感器應(yīng)用的一般模式:傳傳感感器器溫 度傳感器意義：意義：傳感器是把非電學(xué)物理

2、量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照度等）轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量、傳輸、處理的電學(xué)量（如電壓、電流、電容等）或電路的通斷的一種組件。起自動(dòng)控制作用。機(jī)械鼠標(biāo)器：火災(zāi)報(bào)警器：光控開(kāi)關(guān)：光傳感器敏感元件敏感元件光敏電阻：光敏電阻：是一種能感知光強(qiáng)的傳感器，電阻隨光照的增強(qiáng)而減小熱敏電阻：熱敏電阻：是一種能感知溫度的傳感器，電阻一般隨溫度升高電阻減小金屬熱電阻：金屬熱電阻：是一種能感知溫度的傳感器，溫度升高電阻增大霍爾元件霍爾元件：是一種能感知磁場(chǎng)強(qiáng)弱的傳感器電容式位移傳感器：是一種能感知位移變化的傳感器電容式位移傳感器：是一種能感知位移變化的傳感器干簧管：干簧管：一種能感知磁場(chǎng)存在的傳感器

3、常 見(jiàn)常 見(jiàn)傳 感傳 感器 及器 及應(yīng)用應(yīng)用力傳感器-電子秤：將應(yīng)變片的形變量轉(zhuǎn)化為電壓差聲傳感器-話 筒：將聲學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量電熨斗：雙金屬片溫度傳感器的作用:控制電路的通斷電飯鍋：雙金屬片溫度傳感器的作用:控制電路的通斷測(cè)溫儀：將溫度轉(zhuǎn)化為電學(xué)量（不同溫度發(fā)射紅外線不同）溫度報(bào)警器：二、常用的幾種傳感器二、常用的幾種傳感器1、干簧管2、光敏電阻3、熱敏電阻4、金屬熱電阻5、電容式位移傳感器6、霍爾元件是一種能感知磁場(chǎng)的傳感器電阻隨光照的增強(qiáng)而減小溫度升高電阻增大一般隨溫度升高電阻減小（半導(dǎo)體材料）（半導(dǎo)體材料）如圖所示，R1為定值電阻，R2為熱敏電阻， L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)（ ） A、

4、R1兩端的電壓增大 B、電流表的示數(shù)增大 C、小燈泡的亮度變強(qiáng) D、小燈泡的亮度變?nèi)?C如圖所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后在沒(méi)有光照射 時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，則（ ）A、R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)B、R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)C、R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)D、 R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)A A例例1如圖所示，如圖所示，R1、R2為定值電阻，為定值電阻，L是小燈泡，是小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，（為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，（ ）A電壓表的示數(shù)增大電壓表的示數(shù)增大 BR2中電流減小中電流減小C小燈泡的功率增大小

5、燈泡的功率增大 D電路的路端電壓增大電路的路端電壓增大例例3 有定值電阻、熱敏電阻、光敏電有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件分別接入如圖所示電路中阻三只元件分別接入如圖所示電路中A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件置入熱兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法正確的是（正確的是（ ）ABA.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻件一定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件

6、一定是定值電阻一定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻只元件一定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元用黑紙包住與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻件一定是定值電阻例例2.如圖如圖613所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中意圖，其中R1為光敏電阻，為光敏電阻，R2為定值電阻此光為定值電阻此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是 （ ）A當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓時(shí)

7、，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B當(dāng)有光照射當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次AR1R2信號(hào)處理系統(tǒng) 待測(cè)壓力待測(cè)壓力F固定電極固定電極膜片電極膜片電極例5傳感器是一種采集信號(hào)的重要器件，如圖是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片產(chǎn)生變形，引起電容的變化，若將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)接成閉合電路，那么（ ）A當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小B當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大C若電流計(jì)有示數(shù)，則壓

8、力F發(fā)生變化D若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化 電容式位移傳感器能夠把物體的位移這個(gè)力學(xué)量 轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量。 4、霍爾元件、霍爾元件NMFBEIUH霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量如圖，霍爾元件是在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）薄片上，制作4個(gè)電極E、F、M、N而成。若在E、F間通入恒定的電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，薄片中的載流子就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使M、N間出現(xiàn)電壓UH。這個(gè)電壓叫霍爾電壓，其決定式為 。式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)HIBUkd光控開(kāi)關(guān)的工作原理：如圖所示，白天光強(qiáng)度較大，光敏電阻如圖所示，

9、白天光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值的電壓上升到某個(gè)值(16 V)，輸出端，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管二極管LED導(dǎo)通發(fā)光導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天，這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的

10、。要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的。要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些，的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值電壓達(dá)到某個(gè)值(如如16 V)，就需要，就需要RG的的阻值達(dá)到更大，即天色更暗阻值達(dá)到更大，即天色更暗溫度報(bào)警器的工作原理：如圖所示，常溫下調(diào)整如圖所示，常溫下調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻阻值減

11、小，斯密特觸發(fā)器輸入端值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平高電平)，其輸出端由高，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，R1的阻值不同，則報(bào)警溫度不同的阻值不同，則報(bào)警溫度不同三、傳感器的分類三、傳感器的分類1.力電傳感器力電傳感器 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等）的儀器。力速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中

12、，如安裝在導(dǎo)彈、電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。等。 金屬梁金屬梁U U1 1U U2 2形變形變（力學(xué)量）（力學(xué)量）電電 壓壓（電學(xué)量）（電學(xué)量）轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換應(yīng)變片受到力的作用時(shí) ,它的阻值會(huì)發(fā)生變化,把應(yīng)變片放在合適的電路中,他能夠把物體物體的形變物體的形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓電壓這個(gè)電學(xué)量,因而電子秤是力傳感器的應(yīng)用.應(yīng)變片應(yīng)變片絕緣支架絕緣支架唱卡拉OK用的話筒,內(nèi)有傳感器,其中有一種是動(dòng)圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈,線圈處

13、于永磁體的磁場(chǎng)中,當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào).下列說(shuō)法正確的是( ) A、該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B、該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 C、膜片振動(dòng)時(shí),穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變 D、 膜片振動(dòng)時(shí),金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng) B動(dòng)圈式話筒動(dòng)圈式話筒 如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面渡有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在的電路中的其他量發(fā)生變化，使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因

14、可能是電容兩極板間的（ ） A、距離變化 B、正對(duì)面積變化 C、介質(zhì)變化 D、電壓變化電容式話筒電容式話筒A電燙斗的構(gòu)造電燙斗的構(gòu)造M M氯甲烷及它的蒸氣氯甲烷及它的蒸氣試題舉例試題舉例（1）測(cè)物體的質(zhì)量）測(cè)物體的質(zhì)量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE角速度計(jì)角速度計(jì)（2）測(cè)物體加（角）速度）測(cè)物體加（角）速度 可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知

15、的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，彈簧的勁度，彈簧的勁度系數(shù)為系數(shù)為k、自然長(zhǎng)度為、自然長(zhǎng)度為l，電源的電動(dòng)勢(shì)為，電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)、內(nèi)阻不計(jì)。滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)也為。滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)也為l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)P在在B點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試寫出輸出電壓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，試寫出輸出電壓U與與的函數(shù)式。的函數(shù)式。A S PCBOO輸出電壓輸出電壓U解解：設(shè)彈簧伸長(zhǎng)：設(shè)彈簧伸長(zhǎng)x , 則則 kx=m 2(l+x) x= m 2 l ( k-m 2 )設(shè)滑動(dòng)變阻器單位長(zhǎng)度設(shè)滑動(dòng)變阻器單位長(zhǎng)度 的電阻為的電阻為r1 U=IRx=Exr1 /

16、l r1= Ex/ l U= Em 2 (k-m 2)返回返回 例例1. 慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)。加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)。加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向按裝的固定光滑桿上套示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向按裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連。滑塊原的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連。滑塊原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度。滑塊上有指針，可通過(guò)標(biāo)來(lái)靜止，彈簧處于自

17、然長(zhǎng)度。滑塊上有指針，可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。 1.設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離O點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為S，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度 （ ） A. 方向向左，大小為方向向左，大小為 k S/m B方向向右，大小為方向向右，大小為 k S/m C方向向左，大小為方向向左，大小為 2k S/m D. 方向向右，大小為方向向右，大小為 2k S/mD01010UP2. 若電位器（可變電阻）總長(zhǎng)度為若電位器（可變電阻）總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，其電阻均勻，其電阻均

18、勻，兩端接在穩(wěn)壓電源兩端接在穩(wěn)壓電源U0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a沿水平方向沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，與滑塊連接的滑動(dòng)片運(yùn)動(dòng)時(shí)，與滑塊連接的滑動(dòng)片P產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸出一個(gè)電信號(hào)出一個(gè)電信號(hào)U，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息，試寫出為控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息，試寫出U與與a 的函數(shù)關(guān)的函數(shù)關(guān)系式。系式。01010UPU0解解：a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx / R = U0 S / L=maU0 / 2kL=mU0 a / 2kLa（3）測(cè)）測(cè) 力力 例題：（風(fēng)力測(cè)定儀）如圖所示為一種測(cè)定風(fēng)作用力的儀器

19、原例題：（風(fēng)力測(cè)定儀）如圖所示為一種測(cè)定風(fēng)作用力的儀器原理圖，圖中理圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細(xì)長(zhǎng)裸金屬絲下面，為金屬球，懸掛在一細(xì)長(zhǎng)裸金屬絲下面，O是懸掛點(diǎn)，是懸掛點(diǎn)，R0是保護(hù)電阻，是保護(hù)電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細(xì)金是水平放置的光滑電阻絲，與懸掛小球的細(xì)金屬絲始終保持良好接觸，無(wú)風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在屬絲始終保持良好接觸，無(wú)風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在C點(diǎn)接觸，此點(diǎn)接觸，此時(shí)電路中的電流為時(shí)電路中的電流為I，有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度（與風(fēng)力大與風(fēng)力大小有關(guān)），細(xì)金屬絲與電阻絲在小有關(guān)），細(xì)金屬絲與電阻絲在C/點(diǎn)接觸，已知風(fēng)力方向水平向左，點(diǎn)接

20、觸，已知風(fēng)力方向水平向左，OC=h，CD=L，球的質(zhì)量為，球的質(zhì)量為M，電阻絲單位長(zhǎng)度的電阻為，電阻絲單位長(zhǎng)度的電阻為k，電源，電源內(nèi)電阻和細(xì)金屬絲電阻均不計(jì)，金屬絲偏轉(zhuǎn)內(nèi)電阻和細(xì)金屬絲電阻均不計(jì)，金屬絲偏轉(zhuǎn)角時(shí)，電流表的示數(shù)角時(shí)，電流表的示數(shù)為為I/，此時(shí)風(fēng)力大小為，此時(shí)風(fēng)力大小為F，試寫出：，試寫出： 風(fēng)力大小風(fēng)力大小F與與的關(guān)系式；的關(guān)系式；風(fēng)力大小風(fēng)力大小F與電流表示數(shù)與電流表示數(shù)I/ 的關(guān)系式。的關(guān)系式。 此裝置所測(cè)定的最大風(fēng)力是多少？此裝置所測(cè)定的最大風(fēng)力是多少？R0OPDC/CA電電源源（4）測(cè)）測(cè) 位位 移移 例題例題：（：（2003上海考題）上海考題）演示位移傳感器的工作原理

21、如右演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體圖示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿p，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是 ( )A. 物體物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B. 物體物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C. 物體物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D. 物體物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)B2。熱電傳感器

22、熱電傳感器 熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而變化熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而變化的原理制成的，如各種家用電器（空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)、的原理制成的，如各種家用電器（空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)、電飯煲等）的溫度控制、火警報(bào)警器、恒溫箱等。電飯煲等）的溫度控制、火警報(bào)警器、恒溫箱等。 例題：例題：如圖是一火警報(bào)警的一部分電路示意圖。其中如圖是一火警報(bào)警的一部分電路示意圖。其中R2 為用半為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器 R2 所在處出現(xiàn)火情

23、時(shí)，顯示器的電流所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓、報(bào)警器兩端的電壓U 的變化情況是（的變化情況是（ ）A.I 變大，變大，U 變大變大 B.I 變小，變小，U 變小變小 C.I 變小，變小，U 變大變大 D.I 變大，變大，U 變小變小 R1R2R3AabEr 解：解：出現(xiàn)火情時(shí)溫度升高，出現(xiàn)火情時(shí)溫度升高，R2 減小，減小， R總總減小，減小， I總總增大，增大，Uab減小，減小， U并并減小，減小， IA減小，減小，B.光電傳感器光電傳感器 光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。如果是光敏光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。如果是光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的變化而

24、變化的原理制成的。如自動(dòng)沖水機(jī)、電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化的原理制成的。如自動(dòng)沖水機(jī)、路燈的控制、光電計(jì)數(shù)器、煙霧報(bào)警器等都是利用了光電傳感器的路燈的控制、光電計(jì)數(shù)器、煙霧報(bào)警器等都是利用了光電傳感器的原理。原理。 例題：（新教材例題：（新教材 2003天津理綜）如圖，當(dāng)電鍵天津理綜）如圖，當(dāng)電鍵K斷開(kāi)時(shí)，用斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為光子能量為2.5eV的一束光照射陰極的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于流表讀數(shù)

25、仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀時(shí)，電流表讀數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為數(shù)為零。由此可知陰極材料的逸出功為 ( ) A. 1.9eV B. 0.6eV C . 2.5eV D. 3.1eV 解：解：反向截止電壓為反向截止電壓為0.60V， EKm= 0.60 eV W=h- EKm= 2.5-0.6=1.9 eVA4.聲電傳感器聲電傳感器 例題：（例題：（2003上海試題）唱卡拉上海試題）唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是有傳感器。其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于在彈性膜

26、片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 變 為 電 信 號(hào) 。 下 列 說(shuō) 法 正 確 的 是音 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 變 為 電 信 號(hào) 。 下 列 說(shuō) 法 正 確 的 是 ( )A 該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B 該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C 膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變D 膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B5.電容式傳感器電容式傳

27、感器 電容器的電容電容器的電容C決定于極板的正對(duì)面積決定于極板的正對(duì)面積S、極板間距離、極板間距離d以及極以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素。如果某一物理量（如角度、位移、深板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，度等）的變化能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，則通過(guò)測(cè)定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種則通過(guò)測(cè)定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種作用的電容器稱為電容式傳感器。作用的電容器稱為電容式傳感器。圖甲是測(cè)量圖甲是測(cè)量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是 。 定片定片甲甲角度

28、角度由于由于CS，動(dòng)片與定片間的角度，動(dòng)片與定片間的角度發(fā)生發(fā)生變化時(shí)，引起變化時(shí)，引起S的變化，通過(guò)測(cè)出的變化，通過(guò)測(cè)出C的的變化，測(cè)量動(dòng)片與定片間的夾角變化，測(cè)量動(dòng)片與定片間的夾角圖乙是測(cè)量圖乙是測(cè)量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是 。金屬芯線金屬芯線電介質(zhì)電介質(zhì)導(dǎo)電液體導(dǎo)電液體乙乙h液面高度液面高度h由于由于CS，h發(fā)生變化，金屬芯線和發(fā)生變化，金屬芯線和導(dǎo)電液體組成的電容發(fā)生變化，通過(guò)導(dǎo)電液體組成的電容發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)定測(cè)定C的變化，可以測(cè)量液面高度的變化，可以測(cè)量液面高度h 的變化的變化。圖丙是測(cè)量圖丙是測(cè)量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是 。 固定電極固

29、定電極可動(dòng)電極可動(dòng)電極F丙丙壓力壓力F由于由于C1/d，壓力，壓力F 作用在可動(dòng)電極上，引起極板間距作用在可動(dòng)電極上，引起極板間距d 的變化，通過(guò)測(cè)出的變化，通過(guò)測(cè)出C的變化，測(cè)量壓力的變化，測(cè)量壓力F的變化。的變化。圖丁是測(cè)量圖丁是測(cè)量 的電容式傳感器，原理是的電容式傳感器，原理是 。 極板極板電介質(zhì)電介質(zhì)丁丁x位移位移x由于由于C 隨著電介質(zhì)進(jìn)入極板間的長(zhǎng)度發(fā)生變化，通過(guò)隨著電介質(zhì)進(jìn)入極板間的長(zhǎng)度發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)出測(cè)出C的變化，測(cè)量位移的變化，測(cè)量位移x的變化。的變化。題目：隨著生活質(zhì)量的提高，自動(dòng)干手機(jī)已進(jìn)入題目：隨著生活質(zhì)量的提高，自動(dòng)干手機(jī)已進(jìn)入家庭，洗手后，將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī)，機(jī)

30、內(nèi)的家庭，洗手后，將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī)，機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干。手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是將濕手烘干。手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)橐驗(yàn)?（ ） A. 改變了濕度改變了濕度 B. 改變了溫度改變了溫度C. 改變了磁場(chǎng)改變了磁場(chǎng) D. 改變了電容改變了電容 D6.電感傳感器電感傳感器 電感式傳感器是利用線圈的自感或互感的變化來(lái)電感式傳感器是利用線圈的自感或互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量或控制的一種裝置，一般要利用磁場(chǎng)作為媒實(shí)現(xiàn)測(cè)量或控制的一種裝置，一般要利用磁場(chǎng)作為媒介或利用磁體的某些現(xiàn)象。介或利用磁體的某些現(xiàn)象。

31、實(shí)例：磁性物質(zhì)探測(cè)報(bào)警器實(shí)例：磁性物質(zhì)探測(cè)報(bào)警器 錄音機(jī)錄音機(jī)NS 為了測(cè)量列車運(yùn)行的速度和加速度的大小，可采為了測(cè)量列車運(yùn)行的速度和加速度的大小，可采用如圖所示的裝置，它是由一塊安裝在列車頭底部的用如圖所示的裝置，它是由一塊安裝在列車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測(cè)量?jī)x組強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電流測(cè)量?jī)x組成的（測(cè)量?jī)x未畫出）。當(dāng)列車經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)，線成的（測(cè)量?jī)x未畫出）。當(dāng)列車經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來(lái)，就能求出列車在各位置圈中產(chǎn)生的電流被記錄下來(lái)，就能求出列車在各位置的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度為的速度和加速度。假設(shè)磁體端部磁感強(qiáng)度為B=

32、0.004T，且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度與且全部集中在端面范圍內(nèi)，與端面垂直，磁體寬度與線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)線圈寬度相同，且都很小，線圈匝數(shù)n=5，長(zhǎng)，長(zhǎng)L=0.2m，電阻電阻0.4（包括引線電阻），測(cè)試記錄下來(lái)的電流（包括引線電阻），測(cè)試記錄下來(lái)的電流位移如圖所示。試求：位移如圖所示。試求：在離在離O（原點(diǎn)）（原點(diǎn)）30m，130m處列車的速度處列車的速度v1和和v2的大的大小小假設(shè)列車是勻變速運(yùn)動(dòng)，求列車加速度的大小假設(shè)列車是勻變速運(yùn)動(dòng)，求列車加速度的大小i /A100501500.150.100 .05-0 .05-0.10-0.15S/m0SOB解：解：I

33、=E/R=nBLv/Rv=IR/nBL= 0.4I50.0040.2= 100I在在30m處，處，I1 =0.12A v1=12m/s在在130m處，處，I2 =0.15A v2=15 m/s a =（ v22 - v12 ）/ 2S = 0.405 m/s2例例、 用如圖示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，要用如圖示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警。可供選擇求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警。可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。、繼電器、滑動(dòng)變阻器、

34、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。aedcb解解：熱敏電阻受到光照射時(shí)電阻變小：熱敏電阻受到光照射時(shí)電阻變小 ，將熱敏電，將熱敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)串聯(lián)阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)串聯(lián)接入繼電器的接入繼電器的a、b端，如圖示：端，如圖示：將學(xué)生用電源與電鈴分別接入將學(xué)生用電源與電鈴分別接入c、d、e之間。之間。 正常時(shí)熱敏電阻值大，正常時(shí)熱敏電阻值大，ab間電流小，磁性弱，間電流小，磁性弱，ce處于閉合，綠燈亮。處于閉合，綠燈亮。 有險(xiǎn)情時(shí)，光敏電阻有險(xiǎn)情時(shí)，光敏電阻值小，值小， ab間電流大，磁間電流大，磁性強(qiáng)，吸住銜鐵，性強(qiáng)，吸住銜鐵，cd閉合閉合，ce斷開(kāi)，綠燈滅，電鈴斷開(kāi)，

35、綠燈滅，電鈴響。響。練習(xí)練習(xí)、 用如圖示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)由光敏電阻來(lái)用如圖示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)由光敏電阻來(lái)控制路燈的實(shí)驗(yàn)電路。要求是：光暗時(shí)燈亮，光亮?xí)r燈控制路燈的實(shí)驗(yàn)電路。要求是：光暗時(shí)燈亮，光亮?xí)r燈滅。可供選擇的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用滅。可供選擇的器材如下：光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線。ecab解解：光敏電阻受到光照射時(shí)電阻變小：光敏電阻受到光照射時(shí)電阻變小 ，將光敏電，將光敏電阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)串聯(lián)阻、小燈泡、學(xué)生用電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)串聯(lián)接入繼電器的接入繼電器的a、b端，如圖

36、示：端，如圖示：將交流電源與路燈接入將交流電源與路燈接入c、e之間。之間。220V 光暗時(shí)光敏電阻值大，光暗時(shí)光敏電阻值大，ab間電流小，磁性弱，間電流小，磁性弱，ce處于閉合，燈亮。處于閉合，燈亮。 光亮?xí)r，光敏電阻值光亮?xí)r，光敏電阻值小，小， ab間電流大，磁性間電流大，磁性強(qiáng)，吸住銜鐵，電路強(qiáng)，吸住銜鐵，電路ce處處斷開(kāi)，燈滅。斷開(kāi)，燈滅。03年上海高考年上海高考18、 （7分）圖分）圖1為某一熱敏電阻為某一熱敏電阻R(電阻值隨溫度電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的的I-U關(guān)系曲線圖。關(guān)系曲線圖。 為了通過(guò)測(cè)量得到圖為了通過(guò)測(cè)量得到圖1所示所示I-U

37、關(guān)系的完整曲線，在圖關(guān)系的完整曲線，在圖2和圖和圖3兩兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖 ；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由： 。（電源電動(dòng)勢(shì)。（電源電動(dòng)勢(shì)為為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑線變阻器的阻值為，內(nèi)阻不計(jì)，滑線變阻器的阻值為0-100）在圖在圖4電路中，電源電壓恒為電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為，電流表讀數(shù)為70mA，定值電，定值電阻阻R1=250。由熱敏電阻的。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為電壓為_(kāi)V；電阻；電阻R2的阻值為的阻值為 。舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_。VA圖圖2VA圖圖3I/mA

38、U/V1 2 3 4 5 6 7500圖圖110203040AR1R2熱敏電阻熱敏電阻圖圖4R9V2電壓可從電壓可從0V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大 解解: I1=9/250=0.036A=36mA I2=34mA 由圖由圖1得得 UR=5.2V 5.2 R2 =(9-5.2) / 0.034=111.8 111.6112.0 熱敏溫度計(jì)熱敏溫度計(jì) 如圖示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，如圖示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于檔，用光照射光敏電阻檔，用光照射光敏電阻時(shí)表針的偏角為時(shí)表針的偏角為， 現(xiàn)用手掌擋住部分光線

39、，表針的現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角變?yōu)槠亲優(yōu)?，則可判斷，則可判斷 （ ）A. = B. D. 不能確定不能確定和和 的關(guān)系的關(guān)系B 五、傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用。五、傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用。如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器器10演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導(dǎo)軌上在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻

40、器的金屬滑桿p，通過(guò)電壓表顯示的，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是列說(shuō)法正確的是 （ ）A物體物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B物體物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C物體物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D物體物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)03年上海理綜年上海理綜10B 11唱卡拉唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有用的話筒，內(nèi)有傳感器。其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈