傳感器學案和練習題

1、第六章 傳感器第一節(jié)傳感器及其工作原理學習目標1 知道什么是傳感器，理解各類傳感器的工作原理2 知道光敏電阻特點及作用3 掌握熱敏電阻和金屬電阻的特點及區(qū)別4 理解霍爾元件的原理及作用5 會用得各類元件(熱敏電阻、光敏電阻、霍爾元件等)設(shè)計簡單的控制電路 課本導讀一 傳感器1 干簧管結(jié)構(gòu)：它只是玻璃管內(nèi)封入的的兩個制成的簧片作用：在電路中起到的作用，它是一種能夠的傳感器2 傳感器作用：它是能夠把易感受的力、溫度、光、聲、化學成分等按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為容易進行測量、傳輸、處理和控制的電壓、電流等，或轉(zhuǎn)換為的一類元件分類：常見的傳感器有色標傳感器、溫度傳感器、電容式位移傳感器、電感式位移傳感器等等

2、二 光敏電阻1 構(gòu)造及特點：光敏電阻是用制成的，硫化鎘就是一種其特點是電阻率隨光照強度的增大而，原因是：無光照射，載流子，導電性2 作用：光敏電阻能夠把轉(zhuǎn)化為三 熱敏電阻和金屬熱電阻1 熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的升高而，用多金屬做成的傳感器稱為熱電阻其特點是、測溫范圍，但較差2 熱敏電阻：半導體材料的導電能力隨溫度升高而，電阻率隨溫度升高而，用做成的傳感器稱為熱敏電阻，熱敏電阻也可以用制成其特點是靈敏度3 二者的作用：二者都能把轉(zhuǎn)化為四 霍爾元件1 構(gòu)造（如圖611所示）：在很小的矩形薄片上，制作四個電極，就成為一個霍爾元件圖6112 霍爾電壓：形成過程：表達式UH=，式中d為，k為，其大小

3、與有關(guān)3 作用：用霍爾元件能夠把轉(zhuǎn)換為圖612典型例題【例1】如圖612所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆檔”，再將電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間若往Rt上擦一些酒精，表針將向（填“左”或“右”移動）；若用吹風機將熱風吹向電阻，表針將向（填“左”或“右”移動）【解析】若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt溫度降低，電阻值增大，所以電流減少，指針應(yīng)該向左偏；用吹風機將熱風吹向電阻，電阻Rt溫度升高，電阻值減少，電流增大，指針向右偏【答案】左右【特別提示】（1）熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化阻值隨溫度的升高而增大的我們稱之為正溫度

4、系數(shù)熱敏電阻(PTC)阻值隨溫度的升高而減小的我們稱之為負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)（2）歐姆表的表盤刻度最右側(cè)為0，最左側(cè)為最大值【例2】如圖613所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻此光電計數(shù)器的基本工作原理是A 當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B 當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C 信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D 信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次圖613【解析】當光照射到光敏電阻R1上時，R1電阻減小，電路中電流增大R2兩端電壓升高，信號處理系統(tǒng)得到高電壓，計數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓，就計一個數(shù)，從而達到自動計數(shù)目的，由以上

5、分析選項A、C正確【特別提示】光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小達標測試1 下列說法正確的是A 傳感器擔負著信息采集的任務(wù)B 干簧管是一種磁傳感器圖614C 傳感器不是電視搖控接收器的主要元件D 傳感器是力、溫度、光、聲、化學成分轉(zhuǎn)換為電信號的主要工具2 如圖614為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列說法中正確的是A 圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的B 圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導體材料制成的C 圖線1的材料化學穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高D 圖線2的材料化學穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高3 用多用電表的同一檔位測量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時，下列說法正確的是A 測熱敏電阻時

6、，溫度越高，多用電表指針偏角越大B 測熱敏電阻時，溫度越高，多用電表指針偏角越小C 測光敏電阻時，光照越弱，多用電表指針偏角越大D 測光敏電阻時，光照越弱，多用電表指針偏角越小4 利用半導體材料可制成哪些電子元件A 熱敏電阻B 光敏電阻C 晶體管圖615D 標準電阻5 如圖615所示，某半導體熱敏電阻的IU圖線可能是圖6166 金屬鉑的電阻值對溫度高低非常敏感，圖616中可能表示金屬鉑電阻的UI圖線是7 下列說法正確的是A 金屬導體的電阻率隨溫度增加而減小B 半導體的電阻率隨溫度增加而增大C 用半導體制成的熱敏電阻，可以作為測溫元件D 用半導體制成的光敏電阻，可以起到開關(guān)的作用8 關(guān)于熱敏電阻

7、以下說法中正確的是A 熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大B 熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小C 熱敏電阻的阻值隨溫度變化而均勻變化D 熱敏電阻可以用金屬氧化物制作9 一般光敏電阻的阻值隨入射光強度的增加而由于它對光照較敏感，所以可以作傳感器10 在自動恒溫裝置中，某半導體材料的電阻率隨溫度的變化如圖617所示，這種材料具有發(fā)熱和控溫雙重功能回答下列問題：圖617（1）通電后，其電功率A 先增大后減小B 先減小后增大C 一直不變D 無法確定（1） 光其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在A t1圖618B t2C t1至t2的某一值上D 大于t2的某一值上11 按圖618連接好電路，合上S，發(fā)現(xiàn)小

8、燈泡不亮，原因是；用電吹風對熱敏電阻吹一會，會發(fā)現(xiàn)小燈泡，原因是；停止吹風，會發(fā)現(xiàn)；把熱敏電阻放入冷水中會發(fā)現(xiàn)12 試推導霍爾電壓的表達式UBkIN/d拓展提高 思維升華在理解材料上講授的常見傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，科學運用知識的正遷移，會分析新的傳感器的工作原理，分析它們?nèi)绾螌崿F(xiàn)把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的 綜合實踐與創(chuàng)新1 隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機已經(jīng)進入家庭洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近自動干手機能使傳感器工作，是因為A 改變了濕度B 改變了溫度C 改變了磁場D 改變了電容2（2000年全國理綜）如圖619所示，厚度為

9、h，寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，實驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關(guān)系為UKIB/d式中比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)圖619霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側(cè)，在導體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：（1） 達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側(cè)

10、面A的電勢下側(cè)面A的電勢（填高于、低于或等于）（2） 電子所受的洛倫茲力的大小為（3） 當導體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為（4） 當靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系統(tǒng)為k=1/ne，其中n代表導體板單位體積中電子的個數(shù)第二節(jié)傳感器的應(yīng)用（一）學習目標1 了解傳感器應(yīng)用的一般模式2 理解應(yīng)變式力傳感器的應(yīng)用電子秤的工作原理3 理解聲傳感器的應(yīng)用話筒的工作原理4 理解溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗的工作原理5 會用各類傳感器（力傳感器、聲傳感器、溫度傳感器等）設(shè)計簡單的控制電路課本導讀一 應(yīng)變式力傳感器的應(yīng)用電子秤1 應(yīng)變式力傳感器的構(gòu)造：它是由和組成，應(yīng)變片是一種敏感元件，

11、多用制成圖6212 應(yīng)變式力傳感器的工作原理如圖621所示：彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面，下表面，上表面應(yīng)變片的電阻變，下表面的電阻變F越大，彎曲形變越，應(yīng)變片的阻值變化就越如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，則上面應(yīng)變片兩端的電壓變，下面應(yīng)變片兩端的電壓變因此可得，外力越大，輸出的電壓差值也就越3 應(yīng)變力傳感器的作用：它能夠把轉(zhuǎn)換成二、聲傳感器的應(yīng)用話筒1話筒的作用：話筒是一種常見的聲傳感器，它能把轉(zhuǎn)換為圖6222動圈式話筒的構(gòu)造（如圖622所示）及工作原理：它主要由、和組成其工作原理可簡述為：3電容式話筒的構(gòu)造（如圖623所示

12、）及工作原理：它主要是由、和組成的一個電容器圖6234駐極體話筒的工作原理及特點：它的工作原理與電容式話筒，但工作電壓不同，它只需的電壓，而電容式話筒需的電壓它的特點有、三、溫度傳感器的應(yīng)用電熨斗1電熨斗的構(gòu)造（如圖624所示）：它主要由、彈性銅片、電熱絲、金屬底板等幾部分組成圖6242電熨斗的工作原理：常溫下上下觸點是，設(shè)定溫度時，通過調(diào)節(jié)使彈性銅片下降，與彈性銅片相連接的上觸點與接通，這樣電路接通，電熱絲發(fā)熱產(chǎn)生熱量，溫度升高，可以熨燙衣物這時雙金屬片也由于受熱而膨脹，但因雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)下層金屬，使雙金屬片向彎曲，上下觸點脫離，電路斷開由于電路斷開，電熱絲不再發(fā)熱，溫度降低，雙

13、金屬片恢復(fù)初態(tài)，電路又接通加熱不難看出，雙金屬片溫度傳感器的作用就是典型例題【例1】動圈式話筒和磁帶錄音機都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，圖甲是話筒原理圖，圖乙是錄音機的錄音、放音原理圖，由圖625可知A 話筒工作時磁鐵不動，線圈振動而產(chǎn)生感生電流B 錄音機放音時變化的磁場在靜止的線圈產(chǎn)生感生電流C 錄音機放音線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場D 錄音機錄音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場圖625【解析】話筒的工作原理是，聲波迫使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動產(chǎn)生感應(yīng)電流A正確錄音時，話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場，D正確磁帶在放音時通過變化的磁場

14、使放音頭產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚聲器中，B正確【答案】ABD【例2】一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖626中實線所示由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)被動，易損壞衣物有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快，能自動控制溫度的特點PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實線所示根據(jù)圖線分析：（1） 為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時比普遍電熨斗升溫快？（2） 通電一段時間后電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在TtT范圍之內(nèi)（填下標數(shù)字）【答案】（1）冷態(tài)時

15、PTC電阻很少，電功率很大，所以升溫快（2）67自我測評1 下列說法正確的是A 應(yīng)變式力傳感器可以測重力，也可以用來測牽引力B 電子秤的核心元件是應(yīng)變片，它多用金屬材料制成，是一種敏感元件C 應(yīng)變片能把力學量物體形變轉(zhuǎn)換為電學量電壓D 所有電子秤都應(yīng)用了應(yīng)變式力傳感器2 關(guān)于話筒，下列說法正確的是A 無論動圈式話筒、電容式話筒、還是駐極體話筒，作用相同都將聲波力學量轉(zhuǎn)換成了電壓（或電流）電學量B 電容式話筒和駐極體話筒原理相同，都是聲波的變化引起電容變化，進而引起輸出電壓的變化C 動圈式話筒利用通電線圈在磁場中受安培力振動實現(xiàn)聲向電的轉(zhuǎn)化D 因為駐極體話筒價格便宜、靈敏度高，會場大都用駐極體話

16、筒3 下列說法正確的A 電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片，兩片金屬的膨脹系數(shù)相同B 常溫下，上下觸點是分享的；溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分享C 需要較高溫度熨燙時，要調(diào)節(jié)溫度旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移D 電熨斗中的雙金屬片是一種半導體材料4 為解決樓道的照明，在樓道內(nèi)安裝一個傳感器與電燈控制電路相接當樓道內(nèi)有人走動而發(fā)出聲響時，電燈即被接通電源而發(fā)光，這種傳感器為，它輸入的是信號，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后，輸出的是信號5 傳感器是一種采集信息的重要器件，圖627是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當待測壓力為F作用于可動膜片電極上時，以下說法中正確的A 若F向上壓膜片

17、電極，電路中有從a和b的電流B 若F向上壓膜片電極，電路中有從b和a的電流C 若F向上壓膜片電極，電路中不會出現(xiàn)電流D 若電流表有示數(shù)，則說明壓力F發(fā)生變化圖6276.1999年7月12日，日本原子能公司所屬敦賀灣電站由于水管破裂導致國徽冷卻劑外流，在檢測此重大事故中應(yīng)用了非電量變化（冷卻劑外泄使管中液面變化）轉(zhuǎn)換為電信號的自動化測量技術(shù)如圖628所示是一種測定導電液體深度的裝置；包著一層電介質(zhì)的金屬棒與導電液體形成一個電容器，電容量的變化能反映液面的升降情況，則下列敘述中正確的是A電容增大反映h增大B電容增大反映h減少C將金屬棒間的電壓和導電液體分別接電源兩極再斷開后，液體深度變化時導電液與

18、金屬棒間的電壓增大反映h減小圖628D將金屬棒和導電液體分別接電源兩極再斷開后，液體深度變化時導電液與金屬棒間的電壓增大反映h增大7（2003年高考上海綜合）卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號下列說法正確的是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膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢8如圖629所示，是一種測定角度變化的傳感器，當彼此絕緣的金屬構(gòu)成的動片和定片之間的角度0發(fā)生變化時，試分析

19、傳感器是如何將這種變化轉(zhuǎn)化為電學量的？圖6299利用熱敏電阻，電磁繼電器，電鈴，學生電源，必要的導線，開關(guān)等，設(shè)計一個火災(zāi)報警裝置要求有安全和報警兩種指示拓展提高 思維升華通過分析傳感器的三個典型應(yīng)用實例電子秤、話筒和電熨斗的工作原理，著重分析它們?nèi)绾螌崿F(xiàn)非電學量向電學量的轉(zhuǎn)換，嘗試著進行簡單控制電路的設(shè)計，以達到學以致用的目的 綜合實踐與創(chuàng)新1（2001年上海）某學生為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示，測量時先調(diào)節(jié)輸入的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為零；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U現(xiàn)有

20、下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、開關(guān)及導線若干、待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）請在如圖所示的方框內(nèi)完成對該物體質(zhì)量的測量（1） 設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖（2） 簡要說明測量步驟，示出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m0請設(shè)想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題 第三節(jié) 傳感器的應(yīng)用（二）學習目標1 理解溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋的結(jié)構(gòu)及工作原理2 了解溫度傳感器的應(yīng)用各種數(shù)字式測溫儀的特點及測溫元件3 理解光傳感器的應(yīng)用機械式鼠標器的構(gòu)造及工作原理4 了解光傳感器的應(yīng)用火災(zāi)報警器的構(gòu)

21、造及工作原理5 會用各類傳感器（光傳感器、溫度傳感器等）設(shè)計簡單的控制電路課本導讀一 溫度傳感器的應(yīng)用電飯鍋1 電飯鍋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖631所示）：電飯鍋主要由接線螺釘、觸點、轉(zhuǎn)軸、開關(guān)按鈕、彈簧、內(nèi)膽底等構(gòu)成其中為主要元件，它是用、和混合燒結(jié)而成的它的特點主要有：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到時，就失去性，不能被磁體吸引了該溫度在物理學中稱為該材料的或圖6312 電飯鍋的工作原理：二 溫度傳感器的應(yīng)用測量儀1 測溫儀的原理：溫度傳感器要以把轉(zhuǎn)換成，再由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來這就是指針式測溫儀和數(shù)字式測溫儀的原理由于電信號可以遠距離傳輸，所以應(yīng)用溫度傳感器可以進行遠距離測

22、溫2 測溫元件：它可以是、（利用該元件可以實現(xiàn)無接觸測溫）三 光傳感器的應(yīng)用鼠標器1 機械式鼠標器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：它由一個滾球、兩個滾軸、兩個（它的邊緣開有許多等間距的小齒）、兩個（LED）、還有兩個（兩個光傳感器）等組成的2 機械式鼠標器的工作原理：當鼠標器在桌面上移動時，滾球的運動通過帶動兩個轉(zhuǎn)動，紅外線接收管就收到的，輸出相應(yīng)的計算機分別統(tǒng)計x，y兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標產(chǎn)生相應(yīng)的四 光傳感器的應(yīng)用煙霧散射式火災(zāi)報警器1 煙霧散射火災(zāi)報警器的構(gòu)造：帶孔的罩子內(nèi)裝有、和不透明的檔板2 煙霧散射式火災(zāi)報警器的工作原理：平時，收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)狀態(tài)煙霧進入罩內(nèi)后對光有作用

23、，使部分光線照射到，其電阻變，與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變化，就會發(fā)出警報圖632典型例題【例1】如圖632是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當此開關(guān)溫度達到居里點（103）時，會自動斷開S2是一個自動控控溫開關(guān)，當溫度低于70時，會自動閉合；溫度高于80時會自動斷開，紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈，分流電阻R1R2500，加熱電阻絲R350，兩燈電阻不計（1） 分析電飯煲的工作原理（2） 計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比（3） 簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？【解析】（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合S1，

24、這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80，S2自動斷開，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103時，開關(guān)S1自動斷開，這時飯已經(jīng)煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于散熱，待溫度將至70時，S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達到80時，S2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)（2）加熱時電飯煲消耗的電功率P1U2/R并，保溫時電飯煲消耗的功率P2，兩式中從而有（3） 如果不閉合開關(guān)S1，開始S2總是閉合的，R1被短路，功率為P1，當溫度上升到80時，S2自動斷開，功率降為P2，溫度降到70，S2自動閉合溫度只能在7080之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯【例2】如圖633所示為實驗小車中利用光

25、電脈沖測量車速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電路記錄和顯示若實驗顯示單位時間的脈沖數(shù)n，累積脈沖數(shù)為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數(shù)據(jù)是；小車速度的表達式為V；行程的表達式為s圖633【解析】小車的速度等于車輪的周長與單位時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)的乘積設(shè)車輪的半徑為R，單位時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為k，則有V2Rk若齒輪的齒數(shù)為P，則齒輪轉(zhuǎn)一圈，電子電路顯示的脈沖數(shù)即為P，已經(jīng)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，所以單位時間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)為n/P由于齒輪與車輪同軸相連

26、，他們在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動圈數(shù)相等，即kn/P由以上兩式可得：v2Rn/P同理，設(shè)車輪轉(zhuǎn)動的累積圈數(shù)為k，則有s=2Rk，且kN/P，所以s2RN/P可見，要測小車的速度v和行程s，必需測出單位時間的脈沖數(shù)n和累積脈沖數(shù)N，車輪半徑R和齒輪的齒數(shù)P【答案】車輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)P：2Rn/P2RN/P自我測評1 下述儀器或裝置用到傳感器的有A 自動報警器B 電子秤C 電視搖控器D 紅外線探測儀2 試說明下列各種場合分別選用怎樣的傳感器（1） 普通電冰箱中的自動溫度控制電路（2） 馬路兩側(cè)的路燈控制電路（3） 氣墊導軌上用的光電門（4） 樓梯燈控制電路（5） 賓館的自動門（6） 話筒（7） 非接觸

27、式體溫計（8） 搖控電視機的接收器3 關(guān)于電飯鍋，下列說法正確的是A 電飯鍋中的傳感器磁體是一種半導體材料B 開始煮飯時，壓下開關(guān)按鈕的原因是克服彈簧的彈力使永磁體一端上升，上下觸點接觸接通電路C 用電飯鍋煮米飯，飯熟后水分被大米吸收，鍋底的溫度會升高，當升高到“居里溫度”時，電飯鍋會自動斷電D 用電飯鍋燒水，水沸騰后也可以自動斷電4 下列說法中正確的是A 機械式鼠標器中光傳感器就是兩個紅外接收管，它的作用就是光信號（紅外線脈沖）轉(zhuǎn)換成電信號（電脈沖）B 機械式鼠標器中光傳感器是由兩個滾軸，兩個碼盤，兩個紅外線發(fā)射管（LED）和兩個紅外接收管組成的C 火災(zāi)報警器中光傳感器是光電三極管，它的作用

28、也是把光信號轉(zhuǎn)換成電信號D 火災(zāi)報警器是利用煙霧對光的散射作用來工作的5（2003年高考上海綜合）用搖控器調(diào)換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的過程下列屬于這類傳感器的是A紅外報警裝置B走廊照明燈的聲控開關(guān)C自動洗衣機中的壓力傳感裝置D電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器圖6346計算機光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤信息時，激光頭利用光敏光陰自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機顯示出相應(yīng)信息光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖634所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是A當有光照射R1時，處理系統(tǒng)

29、獲得高電壓B當有光照射R2時，處理系統(tǒng)獲得低電壓C信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次圖635D信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次7如圖635是一火警報警裝置的一部分電路示意圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a，b之間接報警器當傳感R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是AI變大，U變小BI變小，U變小CI變小，U變大DI變大，U變小圖6348（2003高考上海綜合）傳感器可將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，起自動控制作用如計算機鼠標中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電機機、錄像機、影碟機、空調(diào)機中有光傳感器演示位移傳感器的

30、工作原理如圖634所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小X，假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是A物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B物體M運動時，電壓表的示數(shù)為發(fā)生變化C物體M不動時，電路中沒有電流D物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)9如圖635所示電路，R3是光敏電阻，光開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時，a、b兩點等電熱，當用光照射電阻R3時，則AR3的電阻變小，a點的電勢高于b點電勢BR3的電阻變小，a點的電勢低于b點電勢圖635CR3的電阻變大，a點的電勢高于b點電勢DR3的電阻變大，a點的電勢低于b點電勢圖63610電飯鍋的原理如圖

31、636所示，煮飯時開關(guān)S是閉合的，紅色指示燈亮；飯熟后（當時的溫度大約為103）保護開關(guān)S自動斷開，黃燈亮（1）電阻R1的作用是保護紅色指示燈不致因電流過大而燒毀，與電飯鍋發(fā)熱板的等效電阻相比，二者大小應(yīng)有什么關(guān)系？為什么？通常情況下用這種電飯鍋燒水時它的自動斷電功能能不能起作用，為什么？拓展提高 思維升華通過分析傳感器的四個典型應(yīng)用實例電飯鍋、測溫儀、鼠標器和火災(zāi)報警器的工作原理，著重分析它們?nèi)绾螌崿F(xiàn)非電學量向電學量的轉(zhuǎn)換，嘗試著進行簡單電路的設(shè)計，以達到學以致用的目的圖637 綜合實踐與創(chuàng)新1 生活中，經(jīng)常用到用光控制電路的情況例如路燈的控制開關(guān)，傍晚時等光暗到一定程度，路燈會自動點亮，清

32、晨時光亮到一定程度，路燈自動熄滅下面是光敏電阻、兩個電源、帶放大器（放大器內(nèi)有電源，圖中沒有表示出來）的斷電器和燈的示意圖（見圖637）繼電器的線圈A繞在軟鐵芯上，并且跟放大器的輸出端c、d相連，a、b是放大器的作用是：當輸入端回路中電流發(fā)生較小變化時，輸出端回路中電流發(fā)生較大的變化當線圈A產(chǎn)生的磁場足夠強時，就會克服彈簧K的彈力將銜鐵c吸下，觸頭D斷開、觸頭B接通；當輸入端回路中電流變化較小時，線圈A產(chǎn)生的磁場不足以吸住銜鐵C，則觸頭B斷開、觸頭D接通（1） 連接實物圖，使得光強時燈滅，光弱時燈亮（2） 簡要說明此電路的工作原理 第四節(jié) 傳感器的應(yīng)用實例 （四） 學習目標1 掌握光控開關(guān)電了

33、路的工作原理 2 掌握溫度報警器電路的工作原理課本導讀1 在邏輯電路中，常把電勢的高低叫做電平的高低 “輸出低電平”的意思是，輸出端處于-電勢的狀態(tài)2 斯密特觸發(fā)器是具有-功能的非門，常用符號-表示3 當加在斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值（1.6v）時，輸出端Y會突然從-電平跳到-電平（0.25V），而當輸入端A的電壓下降到另一個值時侯（0.8V），輸出Y從-電平跳到-電平（3.4V）4 斯密特觸發(fā)器可以將-變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為-變的數(shù)字信號典例分析圖641現(xiàn)有熱敏電阻、電路絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和若干導線.如圖641 所示，試設(shè)計一個控溫電路.要求溫度低于某一溫

34、度時，電路絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又自動斷電，畫出電路圖說明工作原理.【解析】 發(fā)熱敏電阻R1與滑動變阻器及電磁繼電器構(gòu)成低壓控制電路【答案】（1）電路圖如圖642所示圖642（2）工作過程，閉合S，當溫度低于設(shè)計值時，熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱，當溫度達到設(shè)計值時，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止加熱，當溫度低于設(shè)計值，又重復(fù)前述過程自我評測1 如圖643所示的電路為一個邏輯電平檢測器使用時，將檢測器的輸入端A接到被測點當被檢測點為高電平時，發(fā)光二極管就會導通發(fā)光；當被檢測點為低電平時，發(fā)光二極管就不

35、會發(fā)光試說明為什么？圖6432 圖643是一個為警報器裝置的邏輯電路圖是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，R是一個阻值較小的分壓電阻（1） 要做到低溫時電鈴不響，出現(xiàn)為災(zāi)時產(chǎn)生高溫，電鈴響起在圖中虛線處畫出接入的斯密特觸發(fā)器（2） 為什么在高溫時電鈴會響起？（3） 為了提高電路的靈敏度，即將報警溫度調(diào)的低些，那么R的值應(yīng)該大一些還是小一些？拓展提高思維升華1.圖644熱敏電阻，光敏電阻起都是由半導體材料制成的，分別隨著溫度的增大、光線的增強，它們里面的自由電子數(shù)均增多，故電阻均變小相反，隨著溫度的減小、光度的減弱，電阻均變大綜合實踐與創(chuàng)新1. 如圖 644所示的光控電路中，（1

36、） 試說明該電路的工作原理（2） 為什么要用繼電器來啟閉另外的供電電路？（3） 為什么必須給繼電器并聯(lián)一只二極管？2. 在綜合實踐與創(chuàng)新1中，使二極管發(fā)光和繼電器動作的電流是怎樣形成通路的？課時1傳感器及其工作原理【課本導讀】一、1軟磁性材料，開關(guān)，感知磁場2非電學量，電學量，電路的通斷，力傳感器二、1半導體材料，半導體材料，減少，極少，不好，增多，變好2光照強弱這個光學量，電阻這個電學量三、1增大，化學穩(wěn)定性好，大，靈敏度2增強，明顯減小，半導體材料，金屬氧化物，較高3溫度這個熱學量四、1半導體2如圖題圖61在E、F間通入恒定的電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B，則薄片中的截流子就在洛倫茲力

37、的作用下，向著與電流和磁場都垂直的方向漂移，使M、N間出現(xiàn)了電壓，稱為霍爾電壓UH。（推導略），薄片的厚度，霍爾系數(shù)，薄片的材料3磁場感應(yīng)強度，電壓這個電學量【達標測試】1ABD2BD3AD4ABC5B6B7CD8BD9減小，光電 10(1)A (2)C 11由于熱敏電阻阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵；逐漸變亮電吹風對熱敏電阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵，小燈泡不會立即熄滅，熱敏電阻溫度仍然較高；小燈泡熄滅。12(參見拓展提高第2圖)【擴展提高】1D 2(1)低于 (2)eU/h(evB) (4)電子受到橫向靜電力橫向靜電力與洛倫茲力與洛倫茲力的作用，

38、兩力平衡，有eU/h=evB由上式，得U=hvB通過導體的電流密度I=neVdh，有U=kIB/d, 有hvB=kneVBdh/d得k=I/ne課時2傳感器的應(yīng)用【課本導讀】一、1金屬梁，應(yīng)變片，半導體材料2應(yīng)變片，拉伸，壓縮，大，小，大，大，大，小，大3物體形變這個力學量，電壓這個電學量二、1聲信號，電信號2永久磁體；膜片；線圈；當聲波使膜片振動時，在彈性膜片后面粘接的一個輕小的金屬線圈隨之振動，線圈處于永磁體的磁場中產(chǎn)生與聲音變化規(guī)律相同的感應(yīng)電流，這樣就將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。3絕緣支架；薄金屬膜；固定電極；保真度；當聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就

39、輸出了與聲音變化規(guī)律相同的感應(yīng)電流，這樣就將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。4類似，36V，250V，體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高。三、1調(diào)溫旋鈕，升降螺絲，絕緣支架，觸點，雙金屬片2分離的，調(diào)溫旋鈕，下觸點，大于，下，控制電路的通斷。【達標測試】1AC2AB3BC4聲，聲，電5BD6AC7B8夾角的變化，引起電容器的變化，若電容器始終與電源相接，即電壓一定時，電容器在角度變化時，就會充或放電，產(chǎn)生電流，這樣就將這種變化轉(zhuǎn)化為電學量。9如圖所示【擴展提高】1（1）設(shè)計的電路圖如圖所示。（2）測量的步驟與結(jié)果：調(diào)節(jié)滑動變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零。將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓UO將待測物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U由UOkmog,得k=UO/mog 測得U=kmg,所以m=moU/UO(3)因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零。待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程課時3傳感器的應(yīng)用（二）【課本導讀】一、1永磁體