传感器 考点
测试技术考点归纳
第一章1.传感器的组成：敏感元件，转换元件，转换电路。
2.传感器的静态特性有非线性度、灵敏度、迟滞（回程误差）和重复性等。
3.非线性度：标定曲线偏离其拟合直线的程度（拟合直线的确定，可用最小二乘法）。
4.灵敏度：测试系统在静态测量时被测量的单位变换量引起的输出变化量。
1）线性系统的灵敏度S为常数，静态特性曲线的斜率越大，其灵敏度就越高。
2）装置的灵敏度越高，就越容易受到外界干扰的影响，即装置的稳定性越差。
5.回程误差（迟滞，滞后）：传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。
6.重复性：同一个测点，测试系统安同一方向作全量程的多次重复测量时，每一次的输出值都不是一样的，是随机的。
反映的测量值的分散性，随机性。
7.零点漂移：传感器在受到环境影响（主要是温度）时，其零位动态变化的现象。
8.温度漂移：传感器在外界温度下输出量的变换，温度稳定性。
第二章1.引用误差：表征仪器仪表的误差的物理量，是相对误差。
2.误差的分类:系统误差，随机误差，粗大误差。
3.算术平均值是反映随机误差的分布中心，而标准差则反映随机误差的分布范围。
4.粗大误差的判别：3ɑ准则，格罗布斯准则。
阿贝准则适用于发现周期性系统误差。
马利科夫准则适用于发现线性系统误差。
5.测量结果的最可信赖值应在残差平方和为最小的条件下求出，这就是最小二乘迭法原理。
第三章1.信号的分类（按信号能量是否有限）：能量信号（平均功率为零），功率信号（平均功率有限）。
2.傅里叶级数有三角函数展开式和指数函数展开式两种表达形式。
3.比较傅立叶级数的两种展开形式可知：1）复指数函数形式的频谱为双边谱，三角函数形式的频谱为单边谱；2）两种频谱各谐波幅值在量值上有确定的关系；3）双边幅频谱为偶函数，双边相频谱为奇函数。
4.非周期信号的幅频谱|X（f)|是连续谱，周期信号的幅频谱|Cn|是离散谱（二者量纲不同，前者是频谱密度函数，后者是信号幅值）。
传感器相关面试知识
传感器相关面试知识1. 传感器的基本概念传感器是一种能够将物理量转换成电信号或其他可识别的形式的装置。
它是实现物联网和智能系统的重要组成部分，广泛应用于工业控制、环境监测、医疗设备等领域。
传感器的工作原理多种多样，包括电阻、电容、电感、压电效应等。
2. 常见传感器类型及其原理2.1 温度传感器温度传感器用于测量环境中的温度变化。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和半导体温度传感器。
其中，热敏电阻的电阻值随温度变化而变化，热电偶则利用两种不同金属的接触产生的温度差来测量温度。
2.2 光电传感器光电传感器用于检测环境中的光线变化。
常见的光电传感器有光敏电阻、光电二极管和光电三极管。
光敏电阻的电阻值随光线强度变化而变化，光电二极管和光电三极管则能够将光信号转换成电信号。
2.3 声音传感器声音传感器用于检测环境中的声音变化。
常见的声音传感器有电容式麦克风和压电式麦克风。
电容式麦克风利用电容的变化来感知声音，而压电式麦克风则利用压电效应来转换声音为电信号。
2.4 湿度传感器湿度传感器用于测量环境中的湿度。
常见的湿度传感器有电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器。
电容式湿度传感器利用电容的变化来感知湿度，电阻式湿度传感器则利用电阻值的变化来测量湿度。
2.5 接近传感器接近传感器用于检测物体与传感器之间的距离。
常见的接近传感器有红外线传感器和超声波传感器。
红外线传感器利用红外线的反射来检测物体与传感器之间的距离，超声波传感器则利用超声波的回波时间来测量距离。
3. 传感器的应用领域3.1 工业控制在工业控制领域，传感器被广泛应用于自动化生产过程中的测量和监控。
例如，温度传感器可以用于监测设备的温度变化，光电传感器可以用于检测是否有物体通过，压力传感器可以用于测量液体或气体的压力等。
3.2 环境监测传感器在环境监测领域起着重要作用。
例如，温度传感器可以用于测量大气温度和水温，湿度传感器可以用于测量大气湿度，气体传感器可以用于检测有害气体的浓度等。
高中物理实验课程【高中物理实验课程】实验11 传感器的简单使用 含解析
实验十一传感器的简单使用考纲解读1。
知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用。
2。
能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性。
3.了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案．基本实验要求Ⅰ研究热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水．3．实验步骤（1)按实验原理图甲连接好电路,将热敏电阻绝缘处理；(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数;(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录．4．数据处理在图1坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．图15．实验结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．6．注意事项实验时,加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．基本实验要求Ⅱ研究光敏电阻的光敏特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源．3．实验步骤（1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图乙所示电路连接好，其中多用电表置于“×100"挡;(2）先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据;（3）打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录．(4)用手掌(或黑纸）遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性．5．实验结论（1）光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小．（2）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．6．注意事项(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；(2）欧姆表每次换挡后都要重新调零．考点一温度传感器的应用例1 对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T,在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将R T和两个适当的定值电阻R1、R2连成图2虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻R L的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路如图2所示,图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量结果如表所示。
高二传感器知识点总结
高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。
传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。
二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。
2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类，常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。
3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器需要直接接触被测物体，而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。
三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化，具有高的灵敏度。
2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。
3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量，具有多功能性。
4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻，便于安装和携带。
5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制，有助于提高生产效率。
四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用，可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数，实现设备的自动化控制。
2. 智能家居在智能家居领域，传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面，提高生活的便利性和舒适性。
3. 医疗设备在医疗设备领域，传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等，为医疗人员提供重要的生理参数。
4. 汽车工业在汽车工业中，传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等，提高车辆的性能和安全性。
五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成，将多种传感功能整合在一个器件中，提高传感器的智能化和多功能性。
考试复习_多传感器信息融合考点总结
考点：多传感器数据融合的定义、目的和实质多传感器数据融合过程jdl功能模型的级别、功能数据融合的三个层次以及优缺点数据融合方法的结构以及优缺点多传感器数据融合技术存在的局限性多源信息融合的检测、状态和属性融合的工作原理及其优缺点多传感器目标检测的融合结构及各自的优缺点分布式融合检测系统二元假设检验问题分布式检测融合系统常见的结构分布式检测融合系统常见的融和策略。
它们的检测概率和虚警概率公式和判决准则公式多传感器数据融合常用算法、基本原理、优缺点数据关联的步骤卡尔曼滤波算法的5条核心公式及其含义基于贝叶斯统计理论的属性融合识别过程模糊集合与隶属函数的定义模糊推理综合评价的步骤和作用从功能上看，模糊推理系统的组成和作用多传感器数据融合的定义、目的和实质数据融合的目的：对多源知识和多个传感器所获得的信息进行综合处理，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，利用信息互补来降低不确定性，以形成对系统环境相对完整一致的理解，从而提高系统智能规划和决策的科学性、反应的快速性和正确性，进而降低决策风险。
数据融合的定义：利用计算机技术，对不同传感器按时序获得的观测信息，按照一定的准则加以自动分析、优化和综合，为完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。
数据融合的实质：针对多维数据进行关联或综合分析，进而选取适当的融合模式和处理算法，用以提高数据的质量，为知识提取奠定基础多传感器数据融合过程数据融合的过程：分析来自所有传感器的数据，并对其进行配准、关联、相关、估计、分类与信息反馈等。
配准：将传感器数据统一到同一时间和空间参考系中关联：使用某种度量尺度对来自不同传感器的数据进行比较，确定进行相关处理的候选配对相关：对关联后的数据进行处理以确定它们是否属于同一个目标估计：依据相关处理后的结果对目标的状态变量与估计误差方差进行更新，实现对目标的未来状态预测分类：通过对特征数据的分析，确定目标的类型等jdl功能模型的级别、功能JDL功能模型的级别、功能：JDL是美国国防信息融合系统的一种实际标准，分为三级目标优化、定位和识别目标事态评估，根据第一级处理提供的信息构建事态图威胁评估，根据可能采取的行动来解释第二级处理结果，并分析采取各种行动的优缺点数据融合的三个层次以及优缺点数据融合的三个层次以及优缺点：数据融合方法的结构以及优缺点数据融合方法的结构以及优缺点集中式融合结构：将检测数据传递到融合中心，然后进行数据对准、点迹相关、数据互联、航迹滤波、预测与综合跟踪等。
九年级物理上册知识讲义-8.3电话和传感器-教科版
初中物理电话和传感器精准精炼【考点精讲】1. 电话（1）电话的构造：话筒和听筒是电话的基本组成部分，它们是串联在电路中的。
（2）基本原理：振动→变化的电流→振动。
（3）话筒工作原理：说话声音引起话筒金属盒内碳粒忽松忽紧地变化→话筒中的电阻忽大忽小→电路中电流忽弱忽强。
（4）听筒的工作原理：电路中忽强忽弱的电流→电磁铁对铁片引力强弱变化→铁片的振动→声音。
2. 当对着线圈说话时，示波器上出现了与声音变化相对应的图形。
根据电磁感应原理，当置于磁极附近的线圈在声音推动下做切割磁感线运动时，线圈中会产生与声音变化相对应的感应电流，这样就把声音转变成了相应的电流变化。
话筒也就是根据这个原理制作的。
3. 扬声器（1）作用：扬声器是把声信号转换成电信号的一种装置。
（2）构造：由线圈、永磁体、纸盆等构成。
（3）原理：扬声器发声是由锥形纸盆的振动产生的，它是一个把声信号转换为电信号的装置。
当扬声器内输入电流时，线圈变成了一个通电螺线管，在永久磁体的磁场中受到磁力的作用。
当输入的电流方向、大小不断变化时，线圈受到的磁力方向、大小也不断发生变化，线圈带动锥形纸盆振动发声，且输入的电流越大，锥形纸盆的振幅越大，扬声器的响度越大。
4. 传感器：不仅声音能转换成电信息，光信息、力信息、热信息等都可以转换为电信息，这些实现其他信息转换成电信息的器件，叫做传感器。
比如生活中应用传感器的有：声音传感器、温度传感器、压力传感器等。
【典例精析】例题1 （株洲）我们唱卡拉OK时，要用到话筒。
如图是动圈式话筒构造示意图，其工作原理是（）A. 电流周围存在磁场B. 电磁感应现象C. 磁场对通电导线有力的作用D. 电能转化为机械能思路导航：当对着话筒说话或唱歌时，产生的声音引起膜片振动，线圈和膜片是连在一起的，连在膜片上的线圈就一起振动，线圈在磁场里的振动，会切割磁感线产生感应电流，这就是电信号；这种感应电流随着声音的变化而变化，经过放大后，这个记载声音信号的感应电流经放大后传给扬声器，就通过扬声器还原成声音。
无线传感器网络期末复习考点总结
第一章概述1.无线传感器的概念：一种由大量的微型传感器节点组成的面向任务的无线自组织网络系统。
2.与传统的无线自组织网络（特征）类似：自组织性、分布式控制、拓扑动态性；区别：网络规模大、节点能力受限、节点可靠性差、以数据为中心、多对一传输模式、冗余度高、面向任务。
3.开发用的硬件平台——嵌入式个人计算机：PDA；专用传感器节点：Berkeley Motes （广泛）、UCLA Medusa、MIT uAMP；片上系统节点：Smart Dust、BWRC PicoNode4.软件平台：TinyOS（最早）、nesC、TinyGALS、Mote等5.设计目标：体积小、成本低、功耗低、自组织、可扩展、自适应、可靠、安全、（带宽）资源利用率高、服务质量高。
第二章体系结构1.节点组成（4）：感知、处理、通信、电池模块2.汇聚节点的作用：（1）向传感器节点发送查询消息或命令（2）作为联接外部网络的网关3.多跳网络分为——平面结构：所有传感器节点地位相同、互为中继；分层结构：按簇组织，簇成员将数据发给簇头，簇头发给汇聚节点；好处：（1）降低通信能耗（2）平衡节点间的负载，并提高可拓展性（3）在簇头进行数据融合，减少数据发送量，提高能亮效率4.协议栈——应用层：负责提供各种无线传感器网络应用，包括查询发送、节点定位、时间同步、网络安全；传输层：负责节点间端到端的可靠、透明传输，包括拥塞控制和差错控制；网络层：为传感器节点向汇聚节点发数据提供路由；数据链路层：数据量的复用、数据帧的创建与检测、媒体接入、差错校验，提供点到点或多点的可靠传输，其中主要的是媒体访问控制（MAC）和差错控制（前向纠错FEC、自动重传请求ARQ）；物理层：将数据链路层形成的数据流转换成适合在传输媒体上传送的信号，并进行收发。
5.设计准则：可扩展、可互通、抗毁、可靠、安全、能量高效性。
第三章 MAC协议（数据链路层）1.作用：决定局部范围内无线信道的使用方式，用来在传感器节点之间分配信道频谱资源，建立数据传输所需的基础通信链路2.特点：尽量节省节点能量、可扩展性、公平性（均衡节点能量消耗）、传输效率高。
2024年高考物理一轮复习 第13章 第4讲 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
第4讲传感器实验：利用传感器制作简单的自动控制装置目标要求 1.掌握制作传感器常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的基本特性及工作原理.2.探究传感器的工作原理及传感器应用的一般模式.3.能利用传感器制作简单的自动控制装置．考点一常见的传感器一、传感器及其工作原理1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．传感器应用的一般模式如图所示：2．传感器的核心元件(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分．(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分．(3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分．3．传感器的分类工作原理举例物理传感器利用物质的物理特性或物理效应感知并检测出待测对象信息力传感器、磁传感器、声传感器等化学传感器利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度转换为电信号离子传感器、气体传感器等生物传感器利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等二、常见敏感元件1．光敏电阻(1)特点：光照越强，电阻越小．(2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．2．热敏电阻和金属热电阻(1)热敏电阻热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线．(2)金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．(3)作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．3．电阻应变片(1)电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．(2)电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片．(3)电子秤的工作原理金属梁自由端受力F⇒金属梁发生弯曲⇒应变片的电阻变化⇒两应变片上电压的差值变化1．传感器是把非电学量转换为电学量的元件．(√)2．传感器只能感受温度和光两个物理量．(×)3．随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(×)4．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转换为电压信号．(√)霍尔元件的应用霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件．一般用于电机中测定转子的转速，如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等．(1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压(如图所示)．(2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡．(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中U H与B成正比，所以霍尔元(3)霍尔电压：U H＝k IBd件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．例1(2022·重庆卷·11)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系．实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻R T、可变电阻R1、电流表A、电压表V.(1)用加热器调节R T的温度后，为使电流表的示数仍为50.0μA，须调节________________(选填一种给定的实验器材)．当R T两端未连接电压表时，电流表示数为50.0μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻____________(选填“远大于”“接近”或“远小于”)R T阻值的电压表．(2)测得R T两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T的阻值随温度的平均变化率是____________kΩ·℃－1(保留2位有效数字)．答案(1)可变电阻R 1远大于(2)－1.2解析(1)由题知恒压直流电源E 的电动势不变，而用加热器调节R T 的温度后，导致整个回路的总电阻改变．而要确保电流表的示数仍为50.0μA ，则需控制整个回路的总电阻不变，故须调节可变电阻R 1.连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与R T 并联后R 总减小，则根据并联电阻的关系有R 总＝R T R V R T ＋R V ＝R T R T R V＋1，则要保证R 总不变，须将原电压表更换为内阻远大于R T 阻值的电压表．(2)实验设定恒定电流为50.0μA ，由题图可得温度为35.0℃时电压表的电压为1.6V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T1＝32kΩ；温度为40.0℃时电压表的电压为1.3V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T2＝26kΩ，则温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T 的阻值随温度的平均变化率是k ＝ΔR T Δt＝－1.2kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高R T 的阻值减小．例2为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)．(1)如图乙所示，电源电动势为3V ，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2V 时，控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0lx 时控制开关接通照明系统，则R 1＝________kΩ.(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源(E ＝3V ，内阻未知)，电阻箱(0～99999Ω)．实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S 1，将S 2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I ，图丁为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S 2与2相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I ，则光敏电阻的阻值为________kΩ(结果均保留3位有效数字)．答案(1)10(2)62.540.0解析(1)电阻R1和R0串联，有U1R1＝U0R0，U0＝2V，U1＝3V－2V＝1V，当照度为1.0lx时，电阻R0＝20kΩ，则R1＝10kΩ.(2)题图丁所示电阻箱读数为R2＝62.5kΩ，题图戊所示电阻箱读数R2′＝22.5kΩ，本题采用等效替代法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的总电阻相等，则有R2＝R0′＋R2′，所以R0′＝40.0kΩ.例3(多选)如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证U H随B的变化情况．以下说法正确的是(工作面是指较大的平面)()A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化答案ABD解析将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式U H＝kIB d知U H将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北方向时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面分量的大小发生变化，U H将发生变化，选项D正确．考点二实验：利用传感器制作简单的自动控制装置一、门窗防盗报警装置1．实验目的：了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置．2．电路如图所示．3．工作原理：闭合电路开关S，系统处于防盗状态．当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作．继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电．继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H 发声报警．干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关．4．实验器材干簧管SA、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻R、小磁体．5．实验步骤(1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作．用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作．(2)确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路．(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象．二、光控开关1．实验目的：了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关．2．电路如图所示．3．工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻R G的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮．当环境光比较弱时，光敏电阻R G的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L.4．实验器材发光二极管LED、晶体三极管VT、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻R G、集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸、小灯泡L.5．实验步骤(1)按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源．(2)让光敏电阻R G受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L 刚好不发光．(3)遮挡R G，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光．(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭．6．注意事项(1)安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装．(2)光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接．(3)如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察．例4在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：(1)图(a)为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2kΩ，R2＝1.5kΩ，R3＝4kΩ，R t为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图(b)所示．当a、b两点电势φa<φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为______℃，恒温箱内的电热丝加热时R t的取值范围为______．(2)有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率P R随温度t变化的图像如图(c)所示．该加热器向周围散热的功率为P Q＝k(t－t0)，其中t为加热器的温度，t0为室温(本题中取20℃)，k＝0.1W/℃.当P R＝P Q时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是________(填选项前的字母序号)．A．20～24℃B．32～36℃C．48～52℃D．60～64℃答案(1)25R t>3kΩ(2)70(68～72均可)B解析(1)由电路图可知，当满足R1R3＝R2R t时，即R t＝3kΩ时φa＝φb，此时由题图(b)可知温度为25℃，即恒温箱内的稳定温度为25℃；恒温箱内的电热丝加热时，R t的取值范围为R t>3kΩ；(2)P Q＝0.1(t－t0)(W)，P Q与温度t之间关系的图像如图；由图可知，当温度为70℃左右时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；由图可知，四个选项中，32～36℃时P R－P Q最大，即该过程用时最短，故选B.例5为了建设安全校园，某校物理教师带领兴趣小组的学生，利用光敏电阻和电磁继电器，为学校教学楼内所有楼梯口的照明灯安装了亮度自动控制装置．如图甲所示为他们设计的原理图，R0为光敏电阻(阻值随亮度的增加而减小)，R1为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成，R2为电磁铁的线圈电阻，K为单刀双掷开关．(1)为使楼内亮度降低到一定程度照明灯自动点亮，亮度升高到一定程度照明灯自动熄灭，单刀双掷开关应置于________(选填“a”或“b”)．(2)为了提升校园安全系数，使照明灯在不太暗的时候就点亮，滑动变阻器接入电路的电阻应____________(选填“调大”或“调小”)．(3)已知直流电路中的电流达到10mA时电磁继电器的衔铁正好会被吸下，R0从正午最亮到夜晚最暗的阻值变化范围为50～200Ω，R2约为5Ω，直流电源电动势E＝3V，内阻r约为1Ω，现有三个最大电阻阻值分别为100Ω、300Ω、3000Ω的滑动变阻器，为实现调控目标R1最好应选择最大阻值为________Ω的滑动变阻器．(4)兴趣小组同学想要对原设计进行改进，使亮度降低到一定程度触发衔铁吸下，请你在图乙的虚线框中用笔画线代替导线重新连接直流电路中c、d、e、f、g、h各点，以实现这一改进目标．答案(1)b(2)调大(3)300(4)见解析图解析(1)亮度降低R0变大，电流减小，电磁继电器力减小，衔铁被放开，此时照明灯应被点亮，所以单刀双掷开关应接b.(2)电磁继电器的衔铁被吸下或放开有一个电流的临界值，对应一个总电阻的临界值，所以滑动变阻器调得越大，对应R0的触发值越小，能使照明灯在不太暗的时候就点亮．(3)电动势为3V，触发电流为10mA，可得对应总电阻为300Ω.滑动变阻器选100Ω，R0可触发的阻值范围约为194～200Ω，范围太小，对应亮度太低；300Ω的阻值足够调控，对应R0触发值范围足够大；3000Ω阻值太大，对于某一亮度对应阻值的调节不精准．(4)为了实现“亮度降低到一定程度触发衔铁吸下”可让R0与电磁继电器并联，这样亮度降低时R0增大，电磁继电器中的电流增大，可触发衔铁被吸下，电路图如图．课时精练1.(多选)在如图所示的电路中，当用半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A ．在温度越高时，热敏电阻阻值越小B ．在温度越高时，热敏电阻阻值越大C ．半导体材料温度升高时，导电性能变差D ．半导体材料温度升高时，导电性能变好答案AD 解析由电流表的变化判断半导体的电阻的变化，温度升高时，电路中总电流增大，由闭合电路欧姆定律可知，总电阻减小，则温度升高，热敏电阻阻值减小，半导体材料导电性能变好，故A 、D 正确．2.(多选)霍尔元件的示意图如图所示，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则()A ．电势φa ＞φbB ．电势φb ＞φaC ．电流增大时，|φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势结果仍然一样答案AC 解析铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，故A 正确，B 错误；设前后板面间距为d ，因|φa －φb |＝U H ＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，故C 正确；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向b 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 错误．3．如图是利用太阳能给LED 路灯供电的自动控制电路的示意图．R 是光敏电阻，R 0是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH 接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF 接入电路，蓄电池给LED 路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是()A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间答案C解析日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，电流变大，衔铁被吸下，则当日光充足时光敏电阻R阻值减小，故A错误；电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；增大保护电阻R0，减小了电流，延长了照明时间，故C正确；LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误．4．(2022·河北卷·12)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图甲所示．选用的器材有：限温开关S1(手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合)；保温开关S2(当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合)；电饭煲的框架(结构如图乙所示)．自备元件有：加热电阻丝R(阻值为60Ω，用于加热煮饭)；限流电阻R1和R2(阻值均为1kΩ)；指示灯L1和L2(2.5V,0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭)；保险丝T.(1)按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________(多选)．A．按下S1，L1和L2均发光B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭(2)简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常．在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件．下列操作步骤的正确顺序是__________(填写各步骤前的字母)．A ．将选择开关旋转到“×100”位置B ．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点C ．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度D ．测量指示灯L 1两端的阻值E ．将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡操作时，将多用电表两表笔与L 1两端接触，若指针如图丙所示，可判断是________断路损坏；若指针如图丁所示，可判断是________断路损坏．(用电路中的元件符号表示)答案(1)CD (2)CABDE L 1R 1解析(1)按下S 1后L 2支路被短路，则L 2不会发光，A 错误；当锅内温度高于103℃时，S 1断开，而要温度降到70℃以下时S 2才会闭合，则此时L 2可能发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，并联的整体再和L 2、R 2串联，R L ≈10.42Ω，则回路中并联部分的电阻R 并≈56.64Ω则回路总电阻R 总＝1067.06Ω则回路总电流I 总＝220V R 总≈0.21A 则L 2一定发光，此时并联的整体的电压为U 并＝I 总R 并≈11.89V则流过L 1的电流为I L1＝U 并R L ＋R 1＝11.891000＋10.42A ≈0.012A 流过L 1的电流小于30mA ，则L 1熄灭，B 错误；由题知，S 2在锅内温度高于80℃时自动断开，锅内温度降到70℃以下时S 2自动闭合，C 正确；当锅内温度低于70℃时，S 2自动闭合，L 2支路被短路，则L 2不会发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，则此时流过L 1的电流为I L1′＝E R L1＋R 1＝2201000＋10.42A ≈0.218A ，此时流过L 1的电流大于30mA ，则L 1发光，D 正确．(2)多用电表的操作步骤为：调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度——机械调零；将选择开关旋转到“×100”位置——选挡；将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指计指向欧姆零点——欧姆调零；测量指示灯L1两端的阻值——测量；将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡——关闭多用电表．故正确顺序为CABDE.由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，若指针如题图丙所示，可看出L1两端有1100Ω左右的电阻，则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏；若指针如题图丁所示，可看出欧姆表的示数几乎为零，但由于R L＝10.42Ω，此时选用的是“×100”挡，则说明灯泡L1正常，则说明L1始终不亮的原因是R1断路损坏．5．(2023·四川遂宁市模拟)高速路入口都安装有称量汽车重量的地磅．如图甲所示是某工厂生产的小型地磅结构图和电路图，其中R是压敏电阻，质量m0＝500kg的秤台平放在压敏电阻上，被称汽车停放在秤台上．已知电路中电源电动势为26V、内电阻r＝10Ω，电流表量程为0.3A、内阻R A＝10Ω，滑动变阻器R′的最大阻值为500Ω.如图乙是压敏电阻的阻值R 随压力F变化曲线．某设计人员对电流表上刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操作．重力加速度g＝10m/s2.(1)断开开关S，撤去秤台上的汽车，把多用电表的旋钮旋到欧姆挡“×10挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，多用电表的表针指到如图丙所示位置，则压敏电阻R此时的电阻值为________Ω.(2)闭合开关S，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为0.10A，并在此处标注为0kg，则此时滑动变阻器R′接入电路的电阻值为________Ω；2500kg处应标注在________A处．(3)设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电动势略有减小、内电阻有所增大．他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电流表读数仍为0.10A，然后再去测量汽车的重量．您认为现在的测量值相比汽车真实重量________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)答案(1)160(2)800.13(3)偏小解析(1)欧姆挡选择“×10挡”，则阻值为16.0×10Ω＝160Ω.(2)当仅有秤台时，压敏电阻的阻值为160Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，解得R ′＝80Ω，2500kg 的物体在秤台上时，此时压力为(2500＋500)×10N ＝3×104N ，压敏电阻的阻值约为100Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I 1(R 1＋R ′＋R A ＋r )，解得I 1＝0.13A.(3)根据E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，可得R ＝E I－R ′－R A －r ，电池的电动势偏小，则相同的电流下，R 的阻值偏小，结合题图乙可知汽车的质量的测量值偏小．6．(2023·上海市模拟)力传感器是高中物理实验中常见的一种传感器，它通过敏感元件把待测力这一物理量转化为相应的电信号来进行测量．(1)如图(a)所示，R 1、R 2、R 3、R 4为四个完全相同的应变片，弹性梁在外力的作用下产生形变时，应变片随之被拉伸或压缩，拉伸时电阻值变大，压缩时电阻值变小．现将R 2、R 3两个应变片粘贴在弹性梁的上表面，R 1、R 4两个应变片粘贴在弹性梁的下表面．当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3的电阻值________，R 1、R 4的电阻值________(均选填“变大”“变小”或“不变”)．采用如图(b)所示的电路图测量电路，已知电源电动势为E ，内阻不计．每片应变片的初始电阻为R 0.当弹性梁右端受到外力作用，四个应变片电阻变化量的绝对值均为Δx ，则A 、B 两端的电压U AB ＝______.(2)如图(c)所示为半导体薄膜压力传感器的电阻值R 随压力F 变化的图线．读图可知，压力为1N 时该图像的斜率为__________kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为________kΩ/N.要使传感器对力的变化测量较为灵敏，应选择在区间__________(选填“1N ”或“5N ”)附近．答案(1)变大变小Δx R 0E (2)24 1.751N 解析(1)当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3拉伸，电阻变大，R 1、R 4压缩，电阻变小．R 1两端电压U 1＝R 0－Δx 2R 0E ，R 3两端电压U 3＝R 0＋Δx 2R 0E ，所以U AB ＝|U 1－U 3|＝Δx R 0E .(2)压力为1N 时该图像的斜率为k ＝58－102kΩ/N ＝24kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为kΩ/N＝1.75kΩ/N，要使传感器对力的变化测量较为灵敏，则压力改变量相同的k′＝26－128情况下，电阻变化大，即斜率大的更灵敏，故在1N附近．。
第三章 1 传感器-2 温度传感器和光传感器
1传感器2温度传感器和光传感器[学习目标] 1.知道什么是传感器，知道其将非电信息转换成电信息的意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．1．传感器(1)定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．(2)组成：一般由敏感元件和处理电路组成．①敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形成电信号．②处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量．(3)敏感元件的原理①物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；②化学类：基于化学反应的原理；③生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．2．温度传感器(1)分类①热双金属片温度传感器．②热电阻传感器．③热敏电阻传感器：a．NTC型：电阻值随温度升高而减小．b．PTC型：电阻值随温度升高而增大．(2)作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量．3．光传感器(1)原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．(2)作用：感知光线的变化或场景变换，使机器作出反应．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．(×)(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用．(√)(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小．(√)一、传感器当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？答案人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门．1．传感器的原理：非电学量→传感器(敏感元件、处理电路)→电学量2．在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的．例1关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器答案 B解析传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D错误．例2如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时()图1A．电路中的电流减小，油箱内油面降低B．电路中的电流减小，油箱内油面升高C．电路中的电流增大，油箱内油面降低D．电路中的电流增大，油箱内油面升高答案 D解析油面升高，金属片向下移动，R接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D正确．二、温度传感器如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R T 上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精挥发，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻R T温度升高，电阻值减小，表针将向右偏．1．温度传感器的作用：将温度的变化转换为电学量的变化．2．常见的温度传感器(1)热双金属片温度传感器①原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路的通断．②应用：日光灯启动器，电机、电冰箱保护等．(2)热电阻传感器①原理：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，当外界温度t发生变化时，其电阻值按R＝R0(1＋θt)的规律变化(θ为温度系数，R0为t＝0 ℃时导体的电阻)．②应用：测温度、测流量等．(3)热敏电阻传感器①原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．②应用：测温、温度控制或过热保护等．③分类：正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻随温度升高而增大．负温度系数的热敏电阻(NTC)，它的电阻随温度的升高而减小．例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图3所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时()图3A．电容器C的带电荷量增大B．电压表的读数增大C．电容器C两极板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大答案AB解析当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝ER总知I变小，又U＝E－Ir，电压表的读数U增大，B正确；又由P1＝I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两极板间的电压U2＝U－U1，U1＝IR1，可知U1变小，U2变大，由场强E′＝U2d，Q＝CU2可知，Q、E′都增大，故A正确，C错误．三、光传感器如图4所示为光电式烟尘浓度计的原理图，请阅读教材，然后简述其工作原理．图4答案光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线．一路光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号．另一路光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸收或散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱．两路光线分别转换成电压信号U1、U2，如果U1＝U2，说明被测的光路上没有烟尘；相反，如果U1、U2相差较大，说明烟尘较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度．光敏电阻是由半导体材料制成的．它的阻值随光照强度的变化而变化，光照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大．例4(多选)如图5所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图5A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大答案ABC解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确.1．(对传感器的理解)许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是()A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移答案 C解析楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音，C正确．2．(对传感器的理解)关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是()A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息C．非电信息→敏感元件→电信息→处理电路D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息答案 A3．(光敏电阻的特性)如图6所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则(电源内阻不计)()图6A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析当用光照射电阻R3时，R3电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A正确．4．(热敏电阻的特性)某温控电路的原理如图7所示，R M是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15 ℃～27 ℃的环境中工作．当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备．下列说法中正确的是()图7A．环境温度降低，R M的阻值减小B．环境温度升高，U ab变大C．滑片P向下移动时，U ab变大D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度答案 D解析环境温度降低时，R M的阻值变大，A错误；环境温度升高，R M的阻值减小，U ab变小，B错误；滑片向下移动，回路电流减小，U ab变小，C错误；调节滑片位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度，D正确．考点一传感器及工作原理1．(多选)下列说法正确的是()A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具答案ABD解析传感器的任务就是采集信息，选项A正确；干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它们靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，选项B正确；电视遥控接收器中使用了红外线传感器，选项C错误；由传感器的定义知，选项D正确．2．(多选)关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置有磁场时，两个簧片被磁化而接通，所以是做开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开，故C、D正确，A、B错误．3.如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，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，从而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是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A正确．4．街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的()A．光敏性B．压敏性C．热敏性D．三个特性同时应用答案 A解析要求灯夜晚亮，白天熄，可知光的强弱导致电路电流变化，所以电路中利用光传感器使电阻变化，实现自动控制，即是应用半导体的光敏性，A正确，B、C、D错误．5．(多选)电容式传感器是将非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图2所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是()图2A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器只能用来测量速度答案ABC考点二光敏电阻、热敏电阻的认识及应用6．如图3所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏转角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏转角为θ′，则可判断()图3A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案 B7.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图4所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()图4A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流挡，A、B错误；当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C错误，D正确．8．如图5所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是()图5A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变答案 A解析滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大．同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小．9．(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图6所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是()图6A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，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计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次答案AD解析当有光照射R1时，R1的电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次．10.如图7所示，R1为定值电阻，R2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，电源内阻不计，当温度降低时()图7A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后与R1串联，然后与电流表、电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的电阻值增大，外电路总电阻增大，则总电流减小，即电流表的示数减小，R1两端的电压减小，灯泡L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，A、B、D错误．11．如图8所示为某传感装置内部部分电路图，R T为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表．若发现电压表示数增大，可能的原因是()图8①热敏电阻温度降低，其他条件不变②热敏电阻温度升高，其他条件不变③光照减弱，其他条件不变④光照增强，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案 A解析热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压随之减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的读数增大，符合题意，故①正确．同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误．光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，则电压表的示数增大，故③正确．光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，则电压表的示数减小，故④错误．故A选项正确．12．(多选)如图9所示，理想变压器的原线圈与定值电阻r串联，副线圈接热敏电阻R T(温度升高，阻值减小)，在正弦交流电源的电压U0不变的情况下，下列说法正确的是()图9A．当R T的温度升高时，原线圈两端的电压一定减小B．当R T的温度升高时，原线圈中的电流一定减小C．当R T的温度降低时，r消耗的功率一定减小D ．当R T 的温度降低时，r 消耗的功率一定增大答案 AC解析 设变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，当R T 的温度升高时，其阻值减小，副线圈的电流I 2增大，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1增大，根据U 0＝I 1r ＋U 1，可知原线圈两端的电压U 1减小，故A 正确，B 错误；同理，当R T 的温度降低时，其阻值增大，副线圈的电流I 2减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1减小，根据P ＝I 12r ，可知r 消耗的功率一定减小，故C 正确，D 错误．13. (多选)如图10所示，电源的电动势为E ，内阻为r ，R 1、R 2、R 3为定值电阻，R 4为光敏电阻(光敏电阻被光照射时阻值变小)，C 为电容器．闭合开关S ，电路稳定后，用光照射R 4，下列说法正确的是( )图10A ．电压表示数增大B ．电源的效率增大C ．电容器所带电荷量增加D ．R 2上消耗的功率增大答案 CD解析 因有光照射时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小；由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流增大，由U ＝E －Ir 可知路端电压减小，所以电压表示数减小，故A 错误；电源的效率η＝P 出P 总×100%＝EI －I 2r EI ×100%＝(1－Ir E )×100%，电流增大，则电源效率减小，故B 错误；电容器的电压与R 2两端的电压相等，因R 4电阻变小，总电阻变小，总电流增大，路端电压变小，通过R 1的电流减小，则通过R 2的电流增大，所以电容器的电压增大，根据Q ＝CU 可知，电容器所带电荷量一定增加，故C 正确；通过R 2的电流增大，根据P ＝I 2R 可知，R 2上消耗的功率增大，故D 正确．。
传感器知识点
传感器知识点一、什么是传感器？传感器是一种可以将环境中的物理量或化学量转换为电信号的装置。
它通过感受、测量和探测环境中的各种物理量，如温度、湿度、压力、流量等，并将其转化为可供电子设备处理的电信号。
二、传感器的分类1. 根据测量的物理量分类：- 温度传感器：用于测量环境或物体的温度。
- 压力传感器：用于测量气体或液体的压力。
- 湿度传感器：用于测量空气中的湿度水分含量。
- 光照传感器：用于检测环境中的光照强度。
- 加速度传感器：用于测量物体的加速度。
- 位置传感器：用于测量物体在空间中的位置。
2. 根据测量原理分类：- 电阻型传感器：利用物体电阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 电容型传感器：利用物体电容值与物理量之间的关系进行测量。
- 压阻型传感器：利用物体阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 磁阻型传感器：利用物体磁阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 光电传感器：利用物体与光之间的相互作用进行测量。
三、传感器的应用1. 工业自动化领域：- 温度传感器被广泛用于测量工业过程中的温度，以控制物体的加热或冷却过程。
- 压力传感器用于测量管道中的液体或气体压力，以确保工业过程的正常运行。
- 光照传感器可用于在工业生产线上检测产品的正确定位和识别。
2. 环境监测领域：- PM2.5传感器用于测量空气中的颗粒物含量，以实时监测空气质量。
- 湿度传感器可用于测量土壤湿度，以帮助农民进行精确灌溉。
3. 医疗设备领域：- 心率传感器用于监测患者的心率情况。
- 血糖传感器可用于测量患者的血糖水平。
4. 智能家居领域：- 温度传感器和湿度传感器用于控制智能家居设备，如空调、加湿器等。
- 光照传感器可用于智能家居自动调节照明亮度。
四、未来发展趋势随着物联网技术的发展，传感器在各个领域的应用将越来越广泛。
传感器将更小、更智能化，能够实现更多的功能。
同时，传感器的精度和稳定性也将不断提高，使得测量结果更加准确可靠。
总结：传感器是现代科技发展中不可或缺的重要组成部分。
人教版高中物理选修3-2课件第6章传感器回顾总结(37张ppt)
• 当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合 铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当电 流小于50mA时，3、4接通，励磁线圈中允许 通过的最大电流为100mA.
• (3)图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固 定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永 磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于 被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍 尔元件输出的电压脉冲信号图象如图3所示．
• a．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为p， 请导出圆盘转速N的表达式．
• C．霍尔元件D．干电池
• 解析：发光二极管具有单向导电性，可以发 光，但不能做传感器，热敏电阻可以把温度 转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度 转化为电压这个电学量，故B、C正确．
• 答案：BC
• 2．(江苏高考)2007年度诺贝尔物理学奖授予了 法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨 磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读 取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一 次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法 中，错误的是( )
③电磁起重机．
答案：(1)见解析 (2)①20 160～320 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸 合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开 ③电磁起重机
• 【考情分析】从近几年的高考来看，对涉及传 感器知识的考查，主要集中在传感器及其工作 原理和传感器的应用等方面．本部分的知识以 单独命题占多数，也可以与电磁感应、电路等 相结合，基本题型是以选择题、实验题或计算 题出现，重点考查学生分析问题和将知识运用 于生活、生产的能力．
传感器高中物理知识点总结
传感器高中物理知识点总结一、传感器的原理传感器的原理是利用物理效应来检测环境中的物理量。
根据不同的物理效应，传感器可以分为多种类型，例如光电传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器等。
其中，光电传感器利用光电效应将光信号转化为电信号，压力传感器利用压阻效应将压力信号转化为电信号，温度传感器利用热敏效应将温度信号转化为电信号，湿度传感器利用湿敏效应将湿度信号转化为电信号。
二、传感器的分类根据传感器的工作原理和测量物理量的不同，传感器可以分为几类：1. 按测量物理量分类：包括光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、位移传感器等。
2. 按工作原理分类：包括电阻式传感器、电容式传感器、电磁式传感器、光电式传感器、热敏式传感器等。
3. 按输出信号类型分类：包括模拟传感器和数字传感器。
模拟传感器输出模拟信号，数字传感器输出数字信号。
4. 按应用领域分类：包括工业传感器、农业传感器、医疗传感器、环境传感器等。
三、传感器的工作原理传感器的工作原理主要包括三个过程：传感、转换和输出。
传感阶段是指传感器感知环境中的物理量；转换阶段是指传感器将感知到的物理量转化为电信号或其他形式的信号；输出阶段是指传感器将转换后的信号输出给监测系统或控制系统。
以温度传感器为例，它的工作原理是利用热敏效应。
当环境温度发生变化时，传感器内部的热敏材料也会发生相应的温度变化，从而改变材料的电阻值。
通过测量传感器的电阻值，可以得到环境温度的信息。
类似地，其他类型的传感器也有各自的工作原理。
四、传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用。
在工业领域，传感器被用于监测生产过程中的各种物理量，以保证生产的质量和效率；在农业领域，传感器被用于监测土壤湿度、气象等信息，从而帮助农民科学地种植作物；在医疗领域，传感器被用于监测患者的生命体征和病情，以帮助医生进行诊断和治疗；在交通领域，传感器被用于监测交通状况和行车安全等。
五、传感器的发展趋势随着科学技术的不断进步，传感器也在不断发展。
《传感器原理与应用技术》复习要点
《传感器原理与应用技术》复习要点
传感器原理与应用技术，一般可以归纳为以下几个基本要点：
一、传感器的概念及其作用：传感器是将一种物理量（温度、压强、
电压、加速度等）转换为另一种物理量（电流、电压、力等）的装置，从
而实现检测环境或机械参数变化的目的。
它的作用是将外界的信息转换为
可测量的信号，这些信号可以用于系统控制、测量和分析。
二、传感器的分类：传感器大致可以分为电气传感器、机械传感器、
光学传感器、化学传感器、电子传感器等几大类。
电气传感器是指将物理或化学变化转化为电压（或电流）变化的装置，如温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
机械传感器是指以机械变化为基础的传感器，它可以感知和检测物体
的运动、位置、频率、位移等，如磁传感器、编码器、传送器、力矩传感
器等。
光学传感器是指利用光学或光电的原理，通过感受光的位移、亮度、
颜色等特征，来检测物体的位置、形状、运动、温度等特性。
例如光学编
码器、光纤传感器等。
化学传感器是指以化学反应为基础的传感器，它可以检测温度、pH
值、电导率、湿度、氧气浓度等参数的变化，如气体浓度传感器、pH传
感器等。
电子传感器是指以电子技术为基础的传感器。
第5章 1 认识传感器-2常见传感器的工作原理及应用
随堂演练
1.(对传感器的理解)(2019·绵阳市高二期末)关于传感器工作的一般流程， 下列说法正确的是
√A.非电信息→敏感元件→处理电路→电信息
B.电信息→处理电路→敏感元件→非电信息 C.非电信息→敏感元件→电信息→处理电路 D.非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
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2.(光敏电阻的应用)如图9所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)， 当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势.当用光照射电阻R3 时，则(电源内阻不计)
例3 (多选)如图3所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电 阻，当入射光强度增大时
√A.电压表的示数增大 √B.R2中电流减小
√C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大
图3
解析 当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小 而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大， 电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正 确，D项错误；
判断下列说法的正误.
(1)传感器可以把非电学量转化为电学量.( √ ) (2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大.( × )
(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但
灵敏度低.( × ) (4)电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化.( √ )
重点探究 一、传感器 导学探究 干簧管结构：如图1甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料 制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时： (1)会发生什么现象，为什么？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示 数为20 mA，这个人的体重是多少？(取g＝ 10 N/kg) 答案 55 kg
考点38 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
答案
解析 当有光照射R1时，R1电阻减小，处理系统获得高电压，故A正 确，B错误；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，故D正确，C错 误。
可知电容器的电容在增大，故 C 正确；当电路中有顺时针方向的电流时，
由 C 项的分析可知，电容器的电容在增大，电介质插入极板间深度变大，
但传感器可能向左运动，也可能向右运动，故 D 正确。
解析
[题组二 模拟小题] 6．(2021·山东省淄博市高考模拟)(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力 的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其 工作原理如图甲所示。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。小车水平向右做直线运动过程中，电流表的示数随时间 的变化如图乙所示。以下图像对小车运动描述可能正确的是( )
直流电源 E(电动势 3 V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图 中标出)；开关 S 及导线若干。
答案 (1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如答图1所示 光敏电阻 的阻值随光的照度的增大非线性减小
答案
(2)电路原理图见答图2
答案
解析 (1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到光敏电阻阻值 随照度变化的曲线，如答图 1 所示。
阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减 小。
(2)因天色渐暗照度降低至 1.0 lx 时启动照明系统，此时光敏电阻阻值 为 20 kΩ，两端电压为 2 V，电源电动势为 3 V，故应串联一个分压电阻， 分压电阻阻值为 10 kΩ，即选用 R1；此电路的原理图见答图 2。
机械设备控制技术必考知识点
机械设备控制技术必考知识点1.传感器技术：传感器是机械设备控制中必不可少的组成部分，它可以感知物理量或者一些特定的信号，并将其转换为电信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
对于机械设备控制来说，了解传感器的类型、原理和特点，以及如何选择和使用传感器是重要的考点。
2.控制器和执行器：控制器是指通过计算和处理输入信号，来控制执行器输出相应的控制信号。
常见的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）、CNC（数控控制器）等。
控制器通过控制执行器来完成对机械设备的控制，执行器可以包括电机、气缸、液压马达等。
了解不同类型的控制器的原理、特点，以及如何选择和配置控制器和执行器是必考的知识点。
3.机械传动与控制：机械传动是将动力从一个部件传递到另一个部件的一种方法，常用的机械传动有齿轮传动、皮带传动、链传动等。
了解机械传动的原理、特点，并掌握机械传动的设计和计算方法是必考的知识点。
在机械设备控制中，机械传动的稳定性和可靠性对于系统的控制性能至关重要。
4.自动控制理论：自动控制理论是机械设备控制技术的核心内容，它主要研究如何通过控制器对机械设备进行自动化控制。
了解自动控制理论的基本原理与方法、控制器的设计与调试方法、系统的稳定性与响应特性等是必考的知识点。
同时，了解控制系统的性能指标，如稳定性、精度、动态响应等也是必须掌握的内容。
5.编程与软件技术：在机械设备控制中，常常需要编写控制程序来实现对机械设备的自动化控制。
了解编程语言（如C、C++、VB等）的基本语法和应用，掌握软件技术（如PLC编程、数控编程等）是必考的知识点。
同时，了解软件调试与故障排除的方法，能够分析和解决控制系统中出现的问题也是必须具备的技能。
6.安全与可靠性：机械设备在运行过程中，安全和可靠性是非常重要的考虑因素。
了解机械设备的安全标准与规范、安全保护装置的设计与应用、安全控制系统的原理与方法，以及对机械设备的可靠性分析与优化等是必考的知识点。
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一、填空、简答（1）传感器定义广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置。
含义：它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系；（2）传感器静态、动态特性1）静态特性是指被测量的值处于稳定状态时，输出与输入的关系静态特性主要包括：灵敏度：反映单位输入变量能引起的输出变化量，灵敏度越高，测量范围愈窄、稳定性也愈差、抗干扰能力减弱。
线性度：传感器的输出与输入之间的线性程度迟滞：P28重复性：P28漂移：P29分辨率：传感器能够检测到的最小输入增量；稳定性：传感器在一较长时间内保持性能参数的能力2）动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性①传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率Wn；阻尼系数ξ（也叫阻尼比）②含义：τ越小，响应越快，系统需要达到稳定的时间越少，频带越宽固有频率Wn，越高响应曲线上升越快；阻尼系数ξ，直接影响过冲量和振荡次数。
ξ=0零阻尼，等幅振荡，产生自激永远达不到稳定；0<ξ<1欠阻尼，衰减振荡，达到稳定时间随ξ下降加长；ξ=1临界阻尼，响应时间最短；ξ>1过阻尼，稳定时间较长。
（3）各种传感器工作原理及其效应1）电阻应变式传感器：①工作原理：电阻应变片：将应变转换为电阻变化电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形，其电阻值将发生变化，这种现象称为电阻应变效应②测量对象：力、压力、位移、力矩、重量、温度、加速度③测量电路：P732）电容式传感器①工作原理：将非电量的变化转换成电容量变化②测量对象：压力、差压、液位、位移、加速度、成分含量③三种类型：变极距型电容传感器——适合测小位移，为提高灵敏度和改善非线性，一般采用差动结构。
变面积型电容传感器——输出特性为线性关系，适合大位移测量，可实现直线位移、角位移测量。
变介质型电容传感器——测介质厚度、测介质位移、测介质材料、测温、湿度、容量④测量电路P1143）电感式传感器①工作原理：a.利用电磁感应原理将被测非电量的变化转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出b.把被测的非电量变化转换成为线圈互感量的变化的传感器称为互感式传感器。
c.电涡流效应：由法拉第电磁感应原理可知,一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应②测量对象：位移、压力、流量、振动③三种类型：a.自感式电感传感器b.差动变压器式互感传感器：变隙式、变面积式、螺线管式零点残余电压：螺线管式差动变压器在零位移时的输出电压产生原因：传感器的两次级绕组电气参数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性减小零点残余电压的影响：变压器工艺上采取措施，电路补偿（串联电阻、并联电阻电容、加反馈支路、相敏检波电路）c.电涡流式传感器④测量电路P85、P93、P994）磁学量传感器①工作原理：a.电感式传感器是把被测量转换成电感量(自感、互感）的变化；磁电式传感器是将被测量转换为磁场变化，引起电动势输出变化。
b.磁电式传感器是利用电磁感应原理，通过检测磁场的变化将运动的速度、位移、振动等物理量（机械能）转换成线圈中的感应电动势（电量）输出，是典型的有源传感器。
c.霍尔效应：把一个导体（半导体薄片）两端通以电流，在垂直方向施加磁感强度B的磁场，在导体薄片的另外两侧会产生一个与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的电动势UH，这种现象称霍尔效应。
d.磁阻效应：外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象称磁阻效应。
②测量对象：加速度、位移、速度③三种类型：磁电感应式传感器——霍尔式传感器——位移测量；测转速；测磁场；计数装置(导磁产品)磁敏元件——霍尔式磁敏传感器；磁敏电阻；磁敏二极管；磁敏三极管。
④测量电路P139（可不看）5）压电式传感器①工作原理：a.压电效应：某些电介质（晶体）当沿着一定方向施加力变形时，内部产生极化现象，同时在它表面会产生符号相反的电荷；当外力去掉后又重新恢复不带电状态；当作用力方向改变后，电荷极性也随之改变，这种现象称为压电效应。
b.压电材料：压电晶体、压电陶瓷②测量对象：各种动态力、机械冲击、振动③测量电路：电压放大器P130电荷放大器P1316）光电式传感器①工作原理：a.光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号，它由光源、光学通路、光电器件三部分组成。
具有这种功能的材料称为光敏材料，做成的器件称光敏器件。
b.光电效应：外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象，光电管内光电效应：光电导效应（P159）——入射光强改变物质导电率的物理现象，光敏电阻光生伏特效应（P159）——光电池、光敏晶体管、光敏二极管、光敏三极管②测量对象：③三种类型：④测量电路7）半导体传感器8）温度传感器①工作原理：a.热电偶是利用金属的温差电动势测温b.热电效应：为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。
②测量对象：③分类：热电偶，利用金属的温差电动势测温，特点：耐高温、精度高，可测量上千度；热电阻，利用金属导体电阻随温度变化，可测温几百度；热敏电阻，利用半导体材料电阻随温度变化测温，特点：体积小、灵敏度高、使用方便，稳定性差；集成温度传感器，利用晶体管P-N结的电流、电压随温度变化，有专用集成电路，特点：体积小、响应快、价廉，测量150℃以下温度。
智能型集成温度传感器④测量电路（4）各种传感器的电路符号P166光电开关基本电路二、电路分析（1）光敏电阻开关控制电路Rg有光照时，光敏电阻Rg下降,继电器断开;无光照时，光敏电阻Rg上升,VDW1反向饱和导通,继电器闭合.（2）光敏电阻在声光控开关中的应用VS B白天Rg小，VT2导通VT3截止VT4导通，晶闸管VS截止H灭；晚上Rg大，VT2截止失去对VT3控制，VT3由VT1控制，待机;晚上压电陶瓷片B接收声音触发信号，VT3导通VT4截止，晶闸管VS导通灯亮；同时整流压降突然下降，VT3集电极保持低电压，使VS处于导通状态;（3）光电传感器控制电路如图所示，回答下类问题：①GP—IS01是什么器件，内部由哪两种器件组成？光电开关，发光二极管、光敏三极管②当用物体遮挡光路时，发光二极管LED有什么变化？不亮③R1是什么电阻，在电路中起到什么作用？如果VD二极管最大额定电流为60mA，（硅管压降0.7V）R1应该如何选择？限流，R1=（12—0.7）/60mA④若GP—IS01中的VD二极管反向连接，电路状态如何？晶体管VT、LED如何变化？VT不导通，LED不亮（4）光电传感器控制电路如图所示，试分析电路工作原理：1.试述FS-1WF-045W光电开关工作原理；2.VCC=5V,说明电阻R1作用,计算U1(硅管)上通过的电流；3.可变电阻器R2可以调节什么参数；基准电压4.光电传感器测量电机转速时，输出端电压UOUT的高低电平分别代表黑白的哪个信号，画出输出波形示意图。
（5）二极管双T型电路和压差传感器结构如下图所示，已知电源电压UE=10V，频率f=1MHz，R1=R2=40kΩ,压差电容C1=C2=10pF, RL=20kΩ。
试分析，当压力传感器有压差PH＞PL，使电容变化ΔC=1pF时，一个周期内负载电阻上产生的输出电压URL大小与方向(并用尖头表示）。
（6）差动整流电路1）哪个部分是传感器？2）二极管组成的是什么电路?电阻R0、电容C有什么作用？整流；调整零点残余电压；耦合3）已知初级信号为正弦波（上+下-），画出次级信号波形；4）分析整流电路的输出电流电压的方向，（上半周下半周）；5）如果铁芯上移，分析输出电压U0=UAO-UBO的极性。
（7）电感测厚仪原理与电路如下图所示，L1、L2为传感器电感作两个桥臂；C1、C2为固定电容作另外两个桥臂；D1-D4组成相敏整流器；磁饱和变压器T提供桥压。
试分析电路工作原理，说明当钢板厚度增加时，电流表（M）上的电流方向（用尖头表示出来）。
（8）图为螺线管式差动变压器通过测量位移检测非电信号的等效电路结构示意图，请分析并回答下列问题：（1）当衔铁位于中心位置时，理论上讲输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为什么电压？简述产生该电压的原因及宜采用哪些方法进行补偿？（2）铁芯T 处于线圈中间位置时，次级线圈输出电压U0=0，当铁芯向下移动时，输出电压U0的大小和相位极性如何变化？（3）说明采用哪种转换电路可以直接由输出电压的大小与极性区别位移的大小和方向？（9）下图中利用电涡流传感器对工件数量进行检测，问工件需要具备哪些特征？并说明原理。
（10）电机通断控制电路，VT 三极管功率驱动1A 负载，PT-525为开关型霍尔元件；叙述电路工作原理；磁钢接近时霍尔元件导通（低），电机M 的状态？磁钢远离时霍尔元件截止（高），电机M的状态？差动变压器等效电路传感器工件输送带12V（11）具体请说明下图中霍尔传感器实现计数的原理，并简单画出输出信号的波形。
（12）超声波传感器基本电路超声波传感器基本电路包括振荡发射电路、检测电路两部分组成：超声波发射电路：由反向器组成RC 振荡器，经门电路完成功率放大，经CP 耦合传送给超声波振子产生超声发射信号。
CP 电容防止传感器长期处于直流电压下工作。
30K 调整振荡器频率超声波检测电路：接收到的超声波信号极微弱，需要高增益的放大电路用于检测反射波，输出的高频信号电压接检波、放大、开关电路输出或报警。
+（13）防酒后驾车汽车点火电路继电器J1-1、J1-2常开结点,J2-1常闭结点,J2-2常接VD1（绿灯）,VD2（红灯）S闭合，无酒精时，J1闭合点火;气敏电阻高，Ua高Uo低，555输出高，J2无电流；有酒精时，气敏电阻下降，Ua低Uo高，555输出低，J2吸合，J2-1断开，不启动；若司机拔出气敏传感器，J1断电J1-1断开无法启动。
J1-2气敏元件加热回路（14）土壤湿度测量（据说湿敏不考）RH↑RH↓I b↑I e↑→由R2转换为电压,运放输出U0↑RH为VT提供偏流，RH插入土壤，湿度不同传感器阻值不同，基极电流不同，使VT的Ie变化，在R2上转换为电压变化，送运放A放大；RH放在水中湿度100%，调节RP2使增益输出满量程5V；RH擦（吹）干湿度0%，调节RP1比较端电压，使输出0V。