高考物理总复习实验九传感器的简单应用课件

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传感器的简单应用

取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一块小的永磁吸在一起。用功率较大的电烙铁给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象
温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失，
感温铁氧体与磁铁分离。
2、电饭锅的原理
（1）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。（2）水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．（4）如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。
C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
5.电容式传感器电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，则通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，起这种作用的电容器称为电容式传感器。 θ 图甲是测量角度θ 的电容式传感器，原理是由于C∝S，动片与定片间的角度θ发生。变化时，引起S的变化，通过测出C的甲定片变化，测量动片与定片间的夹角θ
传感器的简单应用
一、传感器的含义
传感器是把非电学物理量（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、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件，起自动控制作用。一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，如：非电物理量敏感元件转换器件转换电路电学量

传感器的简单应用

例题：（新教材２００３天津理综）如图，当电键Ａ断开时，用光
图乙是测量液面高度ｈ的电容式传感器，原理是由于ｃｏｃｓ，ｈ发生变化，金属芯线和导电液体组成的
电容发生变化，通过测定Ｃ的变化，可以测量液面高
度ｈ的变化。固定电极丙极板Ｅ＝＝黑
例题：如图
长也为ｆ，电阻分布均匀，系统静止时Ｐ在日点，当系统
以角速度∞转动时，试写出输出电压与∞的函数式。
解：设弹簧伸长，￥Ｊｌｋｘ＝ Ⅳ ｚ（ｆ概）
．
・＝，ｎ２２／（ｋ－ｍｚ￣２）
是一火警报警的
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。（１）测物体加（角）速度：角速度计例题：可测量飞机、
航天器、潜艇的转动角速
移传感器的工作原理如右图
示，物体在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑竿Ｐ，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（Ｂ）Ａ．物体们运动时，电源内的电流会发生变化
子能量为２．５ｅＶ的一束光照射阴
极Ｐ，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当
平
丁
电压表读数小于０．６０Ｖ时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于０．６０Ｖ时，

传感器技术完整ppt课件

作用：将被测量转换成电信号,传送给测试系统中的后续环节。
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2
激励装置
被测对象
传感器
信号调理
信号处理
显示纪录
观察者
反馈、控制
简单测试系统(红外体温)
复杂测试系统(振动测量)
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3
3. 传感器的构成
（1）组成：振动膜片、刚性极板、电源和负载电阻
（2）原理：振膜—一次敏感元件电容器—敏感元件
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15
（3）分辨力：测试系统所能检测出来的输入量的最小变化量。通常是以最小单位输出量所对应的输入量来表示。数字测试系统－－输出显示系统的最后一位模拟测试系统－－输出指示标尺最小分度值的一半
（4）回程误差：同一输入量的两条定度曲线之差的最大值 hi max 与标称的输出范围A之比。
即回程误差＝hi max 100% A
A()
1
0
()
1 2
0
1t0
2t0
－t0
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30
A()
1
0
()
0
4
例2:已知系统的输入 x(t)co 1 ts co 2ts，判断是否失真。
例3:已知系统的输入 x(t)cos0t ，判断是否失真。
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电阻式传感器
一、变阻式传感器 1.结构：
R l
A
R kl x
S
dR dx
3.类型：半导体应变式传感器、扩散型压阻式传感器
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三、应变片的应用 1.直接测定结构的应变或应力。 2.作为传感器的测量参数。
四、转换电路
应变 R 电压或电流的变化

传感器的简单使用PPT课件

(1)根据表中数据，请在给定的坐标系(图10-3-4)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。 (2)如图10-3-5所示，当1、2两端所加电压上升至2 V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影响) 提供的器材如下：图10-3-5 图10-3-4 光敏电阻RP(符号，阻值见上表)；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。
四、实验步骤 1.研究热敏电阻的热敏特性。 (1)按图10-3-1所示连接好电路，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热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图10-3-1 值，并记录； (5)根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性。
【解析】(1)弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，在托盘自身重力作用下(托盘自身质量为m0)，P1离A的距离为x1，由力学平衡知识得： m0 g m0g=kx1，所以x1= ； k ( m0 m ) g (2)由受力分析可知：m0g+mg=kx2得:x2= ； k (3)其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间电压为零。当托盘上放有质量为m的物体时，P1离P2的距离为 mg x2 -x1= 。 k 滑动变阻器与电源组成的电路中电流恒定，电源内阻不计，由闭合 E 电路欧姆定律可知，I= 。 R E R Emg P1、P2间电压U=IR12= ( x2 x1 ) ，

2025高考物理总复习实验利用传感器制作简单的自动控制装置

二、实验:光控开关
1.功能
光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。利用光敏电阻设计电路,
在天色暗到一定程度时让路灯自动开启,而在天明时自动熄灭。
2.实验器材及电路图
可调电阻R1、光敏电阻RG、晶体三极管VT、发光二极管LED、限流电阻
R2、继电器、二极管D、小灯泡L、电源、开关、导线等。
甲
乙
3.实验原理
当环境光比较强时,光敏电阻RG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RG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.实验操作
得,E=U+ Rx=U+ (250-2F),当

F=100 N 时,Rx=50 Ω,此时电压表电压为 3 V,
定值电阻的阻值为 R=150 Ω,将 U=2 V 代入得 F=50 N。
图乙所示,则由此图像可知,随压力F的增大,力敏电阻Rx的阻值减小 (选
填“增大”“减小”或“不变”)。
甲
乙
(3)该同学将这种力敏电阻Rx与一个量程为0~3 V的理想电压表按如图丙
所示电路改装成测量压力的仪表,已知电源E=4 V,内阻不计,为了使改装后
的压力表的量程为0~100 N,压力为100 N时对应电压表3 V的刻度,则定值
阻设计了一个“过热自动报警电路”,如图甲
所示(虚线框内的连接没有画出)。将热敏电
阻R安装在需要探测温度的地方,当环境温度
正常时,继电器的上触点接触,下触点分离,指
示灯亮;当环境温度超过某一值时,继电器的

高考物理复习实验传感器的简单应用课件新人教版

• (2)由于研究热敏电阻的伏安特性曲线，要求测量数据范围大，所以应采用分压接法．热敏电阻为小电阻，应采用外接法，如图甲所示．
• (3)连线图如图乙所示
• 【例2】 (2009·安徽十校测试)某同学用如图甲所示的电路测量一个电容器的电容．图中R为20kΩ的电阻，电源电动势为6.0V.将传感器连接在计算机上，经处理后，画出电容器i—t图象如图乙所示
• (2)将多用电表的选择开关置于欧姆挡，
选倍率择合适的
，并进行欧姆调零．
• (3)待温度计示数稳定后，把测得的温度、电阻值填入表中．
• (4)分几次向烧杯中倒入少量热水，测得几组温度、电阻值填入表中．
• (5)在坐标纸上，描绘出热敏电阻的阻值R 随温度t变化的R－t图线．
• (6)结论：该热敏电阻的阻值随温度的升高减小而__________.
线和少部分光线时，测得的电阻值填入
下表中.
光照强度
中(挡住少强(正常光) 部分光
线)
弱(挡住大部分光线)
R/Ω
• (5)结论
• ●深化拓展
• 实验注意事项
• 1．在做热敏实验时，加热水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水温相同，并同时读出水温．
• 2．可用图象法研究电阻随温度变化的规律．
• C．小灯泡的亮度变强
• D．小灯泡的亮度变弱
• 解析：温度降低时R2增加，干路电流减小，R1两端电压、电流表示数都减小，灯泡两端电压变大、亮度变强．
• 答案：C
• 【例1】用热敏电阻作为传感器，设计一个简单的自动控制装置，可供选择的器材如下：热敏电阻、小灯泡(或门铃)、电池组、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．要求：温度高时，灯泡亮或门

高考物理总复习课件时实验传感器的简单使用

高考物理总复习课件时实验传感器的简单使用
汇报人：XX
20XX-01-25
CONTENTS
• 实验传感器概述 • 力学量传感器 • 热学量传感器 • 光学量传感器 • 电学量传感器 • 传感器实验设计与操作
01
实验传感器概述
传感器定义与分类
传感器定义
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或装置。
在工业生产中，温度传感器被广泛应用于各种加热炉、热处理设备、空调等设备的温度控制系统中。同时，在医疗、环保等领域也有广泛应用，如体温计、室内温度计等。
热量传感器在能源计量、热力学研究等领域有广泛应用。例如，利用热量传感器可以测量燃料的热值、计算热力学效率等。
热流传感器应用举例
热流传感器在建筑节能、航空航天等领域有广泛应用。例如，在建筑节能中，可以利用热流传感器测量建筑物外墙的热流密度，进而评估建筑物的保温性能。在航空航天领域，热流传感器可用于测量飞行器表面的热流密度分布，为飞行器的热设计提供依据。
利用压电加速度传感器等来测量加速度，应用于汽车、航空
航天等领域。
06
传感器实验设计与操作
实验目的与要求
掌握传感器的基本原理和工作方式了解传感器在物理实验中的应用
学会使用传感器进行简单的实验测量和数据采集
实验器材准备与检查
传感器（如光电传感器、温度传感器等）
01
02
数据采集器或计算机
实验装置和测量对象
04
光学量传感器
光学量传感器类型
01
02
03
光电传感器
利用光电效应原理，将光信号转换为电信号进行测量。
光纤传感器
以光纤为传输介质，通过测量光纤中传输的光信号变化来感知和测量各种物理量。

高三物理传感器的应用实验(共10张PPT)

实验2．温度报警器
蜂鸣器两端的直流电压为4~6V时会发声
简述工作原理？
；开关官网；
如同剑气壹般马开心里壹愣 / / / 以特殊の手段控制股股力量 / 还欠壹部分向着几佫修行者激射而去 / 在着元灵之力暴动而出/元灵牵动幻化の刀剑/
/胡兵站在那里纹丝不动/但所暴动の力量却凛冽の射出
/
/胡兵の实力明显只相信元灵境の层次 / 可胡兵却做到咯并不相信胡兵多强/ 可此刻却能暴动剑气壹般の力量力量离开身体很远都不消散这让马开震动/力量激射而出保持经久不散这相信玄命境都难以做到の事/
常用的三极管是用_____和_____制成的，它有三个极，分别为____________，_____________，______________ 4-2乙中，用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？
输入1.6V(高电平)，输出0.25V(低电平)
输入0.8V(低电平)，输出3.4V(高电平)
实验1：模仿路灯光控实验
符号
与门
A& Y B
ห้องสมุดไป่ตู้
A ≥1 Y B
或门
符号：A 1 Y 非门
什么是电平？
电平：在电子技术中，习惯上常用“电平”来描述逻辑电路的输入端和输出端的状态。其实，电
平指的是某个端点与“地”之间的电压，或者其实，电平指的是某个端点与“地”之间的电压，或者说，如果以接地端的电势为零，那么电平表示的是某个端点的电势。
P73实验：
思考：正向导通电压多少？实验中为何要串一电阻R？
正向导通电压大于1.8V
允许通过的电流低于10mA
③晶体三极管
（１）晶体三极管能够把微弱的信号___放___大__。
常用的三极管是用__硅___和___锗__制成的，它有三

传感器技术及应用课件

2、光纤传感器的分类
光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类
1）功能型（全光纤型）光纤传感器利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。因此，传感器中光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。
光源接收
1
2
3
P
膜片反射式光纤压力传感器示意图
1 Y形光纤束 2 壳片 3 膜片
弹性膜片材料是恒弹性金属，如殷钢、铍青铜等。但金属材料的
弹性模量有一定的温度系数，因此要考虑温度补偿。若选用石英膜片，
则可减小温度的影响。
膜片的安装采用周边固定，焊接到外壳上。对于不同的测量范围，
可选择不同的膜片尺寸。一般膜片的厚度在0.05mm～0.2mm之间为宜。
三、光纤传感器的应用
（一）温度的检测下图为一种简单的利用水银柱升降温度的光纤温度开关。可用于对
设定温度的控制，温度设定值灵活可变
1 23
4
水银柱式光纤温度开关 1 浸液 2 自聚焦透镜 3 光纤 4 水银
下图为利用双金属热变形的遮光式光纤温度计。当温度升高时，
双金属片的变形量增大，带动遮光板在垂直方向产生位移从而使输出光强发生变化。这种形式的光纤温度计能测量10℃～50℃的温度。检测精度约为0.5℃。它的缺点是输出光强受壳体振动的影响，且响应时间较长，一般需几分钟。
3、光生伏特效应：在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的光电效应。基于光生伏特效应的光电元件：光电池等。
紫外光电管

高中物理实验传感器的简单使用

高中物理实验传感器的简单使用1．实验目的(1)了解传感器的工作过程，探究敏感元件的特性．(2)学会传感器的简单使用．2．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．3．实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、温度计、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等．4．实验步骤(1)研究热敏电阻的热敏特性①将热敏电阻放入烧杯中的水中，测量水温和热敏电阻的阻值(如实验原理图甲所示)．②改变水的温度，多次测量水的温度和热敏电阻的阻值，记录在表格中．(2)研究光敏电阻的光敏特性①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器连接好(如实验原理图乙所示)，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，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．1．数据处理(1)热敏电阻的热敏特性①画图象在如图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．②得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．(2)光敏电阻的光敏特性①探规律根据记录数据定性分析光敏电阻的阻值与光照强度的关系．②得结论光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；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．2．误差分析本实验误差主要来源于温度计和欧姆表的读数．3．注意事项(1)在做热敏实验时，加开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．(2)光敏实验中，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．(3)欧姆表每次换挡后都要重新调零．热敏电阻的特性和应用用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和两个适当的固定电阻R1、R2连成如图甲虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻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，测量电路如图乙所示，图中的电压表内阻很大．R L 的测量结果如下表所示.回答下列问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线．(2)为了检验R L与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作出R L－t关系图线．(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丙、丁所示．电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻R L的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为____________．[解析](1)根据电路图连接实物图，R1与R T并联，再与R2串联，滑动变阻器为限流接法，注意各电表的极性，开关控制整个电路．(2)根据表中数据，在R L－t图象中描点，作出R L－t图象为一条直线．(3)读出电压U＝5.00 V，电流I＝115 mA.R L＝UI＝43.5 Ω，再由R L－t关系图线找出R L＝43.5 Ω对应的温度t ＝64.0 ℃.[答案](1)连线如图所示(2)作出R L—t图象为一条直线(3)115 mA 5.00 V43.5 Ω64.0 ℃(62～66 ℃均正确)1．(2016·吉林长春模拟)温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的，如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流表，其内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是()A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃解析：选D.由题图乙知，温度为20 ℃时，R的阻值R1＝4 kΩ.由欧姆定律知E＝I1(R1＋R g)，E＝I2(R2＋R g)，两式联立解得R2＝2 kΩ，由图乙中查得此时温度为120 ℃，D正确．2．(2016·山东淄博调研)暑假开学之后流感在各地爆发，山东半岛也出现病例．为了做好防范，需要购买大量的体温表，市场体温表出现供货不足的情况，某同学想到自己制作一个金属温度计，为此该同学从实验室找到一个热敏电阻，并通过查资料获得该热敏电阻的阻值R随温度t变化的图线，如图甲所示．该同学进行了如下设计：将一电动势E＝1.5 V(内阻不计)的电源、量程0～5 mA(内阻R g＝100 Ω)的电流表、电阻箱R′及用作测温探头的电阻R，串联成如图乙所示的电路，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．(1)电流刻度较小处对应的温度刻度________(选填“较高”或“较低”)；(2)若电阻箱阻值R′＝70 Ω，图丙中5 mA刻度处对应的温度数值为________℃.解析：电流刻度较小时，电阻较大，温度较高；R′＝70 Ω时，5 mA电流对应的热敏电阻值为1.5100＋70＋R＝5×10－3 A，得R＝130 Ω，题图甲的函数方程为R＝100＋t，可知当热敏电阻为130 Ω时，温度为30 ℃.答案：(1)较高(2)303．如图，一热敏电阻R T放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻R A为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻不计；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下R T的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空．①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃.③将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全．④闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________________．⑤将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录__________．⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝__________．⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.解析：(1)根据所给器材，要测量在不同温度下R T的阻值，只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路，如图所示．(2)依照实验原理电路图连线；调节控温容器M内的温度，使得R T温度为95 ℃，此时R T阻值为150 Ω，将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全；闭合开关，调节电阻箱，记录毫安表的示数I0，并记录电阻箱的读数R0，根据欧姆定律有：I0＝ER0＋150 Ω＋R A；将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得毫安表的读数仍为I0，记录电阻箱的读数为R1，根据欧姆定律：I0＝ER1＋R T1＋R A ，则：ER0＋150 Ω＋R A＝ER1＋R T1＋R A，解得：R T1＝R0－R1＋150 Ω.答案：(1)见解析(2)④电阻箱的读数R0⑤仍为I0电阻箱的读数为R1⑥R0－R1＋150 Ω光敏电阻的特性和应用为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关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R(1)根据表中数据，请在给定的坐标系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．(2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V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影响)提供的器材如下：光敏电阻R P(符号，阻值见上表)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．[解析](1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图甲所示．特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．(2)控制开关自动启动照明系统，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，即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，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1，电路原理图如图乙所示．[答案]见解析4．(多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B 能接收到发光元件A 发出的光，每当工件挡住A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m ，则下列说法正确的是( )A ．传送带运动的速度是0.1 m/sB ．传送带运动的速度是0.2 m/sC ．该传送带每小时输送3 600个工件D ．该传送带每小时输送7 200个工件解析：选BC.从乙图可以知道：每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v ＝0.21 m/s ＝0.2 m/s ，故A 错误、B 正确；传送带每小时运动的距离为s ＝v t ＝0.2×3 600 m ，工件个数为n ＝sL＝3 600个，C正确、D 错误． 5.A 、B 两块正对的金属板竖直放置，在金属板A 的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球，两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R 1为光敏电阻，R 2为滑动变阻器，R 3为定值电阻．当R 2的滑动触头P 在a 端时闭合开关S.此时电流表A 和电压表V 的示数分别为I 和U ，带电小球静止时绝缘细线与金属板A 的夹角为θ，电源电动势E 和内阻r 一定．则以下说法正确的是( )A ．若将R 2的滑动触头P 向b 端移动，则I 不变，U 增大B ．保持滑动触头P 不动，用更强的光线照射R 1，则I 增大，U 增大C ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则小球重新达到稳定后θ变大D ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则U 的变化量的绝对值与I 的变化量的绝对值的比值不变解析：选D.由题中电路图看出，电压表V 测量的是路端电压大小，电路稳定时R 2支路中无电流，R 2两端电压为零，将R 2的滑动触头向b 端移动不会影响电压表V 和电流表A 的读数，故选项A 错误；两极板A 、B 之间的电压等于光敏电阻R 1两端的电压，用更强的光照射R 1，R 1的阻值变小，电路电流I 变大，路端电压U 变小，R 3两端电压变大，R 1两端电压变小，则小球重新达到稳定后θ变小，故选项B 、C 均错误；设强光照射R 1前电压表V 和电流表A 的示数分别为U 1、I 1，强光照射R 1后电压表V 和电流表A 的示数分别为U 2、I 2，则E ＝U 1＋I 1r ，E ＝U 2＋I 2r ，解得r ＝U 2－U 1I 1－I 2＝ΔUΔI ，可见，选项D 正确． 6．图甲为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图所示，试根据这一特性，由图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．解析：由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大，光敏电阻的阻值减小．根据题意设计一个自动光控电路，如图所示．控制过程是：当有光照时，放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开；当无光照时，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，工作电路接通，电灯开始工作．答案：见解析力传感器的应用某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”．现用如图所示的电路研究某长薄板电阻R x的压阻效应，已知R x的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：A．电源E(3 V，内阻约为1 Ω)B．电流表A1(0～0.6 A，内阻r1＝5 Ω)C．电流表A2(0～0.6 A，内阻r2约为1 Ω)D．开关S，定值电阻R0＝5 Ω(1)为了比较准确地测量电阻R x的阻值，请完成虚线框内电路图的设计．(2)在电阻R x上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得R x＝________(用字母表示)．(3)改变力的大小，得到不同的R x值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的R x值．最后绘成的图象如图所示，除观察到电阻R x的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是________________________________________________________________________．当F 竖直向下时，可得R x 与所受压力F 的数值关系是R x ＝________________．[解析] (1)利用伏安法测量电阻阻值，但所给器材缺少电压表，可以用内阻已知的电流表A 1代替，另一个电流表A 2测量电流．(2)电阻两端电压为U x ＝I 1r 1，流经的电流为I x ＝I 2－I 1，电阻R x ＝I 1r 1I 2－I 1； (3)由题图可知，图象是一次函数图线，即R x ＝kF ＋b ， k ＝－ΔR x ΔF ＝－94.5＝－2，b ＝17，则有R x ＝17－2F . [答案] (1)如图所示(2)I 1r 1I 2－I 1(3)压力反向，阻值不变 17－2F7．如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑动变阻器，阻值为R ，长度为L ，两边分别有P 1、P 2两个滑动头，与P 1相连的金属细杆可在被固定的竖直光滑绝缘杆MN 上保持水平状态，金属细杆与托盘相连．金属细杆所受重力忽略不计，弹簧处于原长时P 1刚好指向A 端．若P 1、P 2间出现电压时，该电压经过放大通过信号转换器后在显示屏上显示出质量的大小．已知弹簧的劲度系数为k ，托盘自身质量为m 0，电源的电动势为E ，电源的内阻忽略不计，信号放大器、信号转换器和显示器的分流作用忽略不计．求：(1)托盘上未放物体时在托盘的自身重力作用下P 1距A 端的距离x 1；(2)在托盘上放有质量为m 的物体时P 1距A 端的距离x 2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是调节P 2，从而使P 1、P 2间的电压为零，校准零点后将被称物体放在托盘上．试推导出被称物体的质量m 与P 1、P 2间电压U 的函数关系式．解析：(1)由力的平衡知识知m 0g ＝kx 1，x 1＝m 0gk .(2)放上重物重新平衡后m 0g ＋mg ＝kx 2，x 2＝(m ＋m 0)gk.(3)设电路中的电流为I ，则E ＝IR ，设P 1、P 2间的电阻为R x ，距离为x ，则 U ＝IR x ，R x R ＝x L ，x ＝x 2－x 1，解得m ＝kLgE U .答案：(1)m 0g k (2)(m ＋m 0)g k (3)m ＝kLgEU8．传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R (电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V ，g 取10 m/s 2.请回答：(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A 处．(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，这个人的体重是________ kg.解析：(1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R ＝300 Ω，此时A 中电流I ＝U R ＝4.8300 A ＝1.6×10－2 A.(2)当电流I ＝20 mA ＝20×10－3 A 时，压力传感器的电阻R ＝U I ＝ 4.820×10－3Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.答案：(1)1.6×10－2 (2)50。

传感器的简单应用

§18~8 传感器的简单应用【实验目的】1、知道传感器的基本工作原理2、简单了解热敏电阻、光敏电阻的特点3、了解传感器的简单应用【教学重点】传感器的概念、一般传感器的构成、传感器工作的基本过程【教学难点】两种敏感元件的物理特性【实验器材】多用电表1块，热敏电阻1个，光敏电阻1个，J2482传感器应用实验器1个，学生电源与导线。

【知识讲座】1、传感器：传感器是把非电学物理量（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、处理的电学量（如电压、电流、电容等）的一种组件。

传感器的主要作用是自动控制。

2、传感器的组成：敏感元件、转换器件、转换电路。

3、敏感元件：能将非力学量转变成电学量的元件。

已经接触的敏感元件——滑动变阻器（将位移变化的信息转化为电流或电压变化信息）；碳膜电阻（将声强信息转化为电流变化信息）。

即将接触的敏感元件——热敏电阻（将温度变化的信息转化为电流或电压变化信息）；光敏电阻（将光强变化的信息转化为电流变化信息）。

4、典型传感器的介绍图1展示了力学传感器；图2展示了光学传感器。

讲师讲解工作过程…学生找出“敏感元件”、“转换器件”、“转换电路”何在…5、明确今天实验的任务：①了解两种敏感元件；②体验光学传感器的功能。

【学生实验——步骤】一、了解敏感元件1、了解热敏电阻的性能：a、将热敏电阻和欧姆表相连，用手握、或沾水后吹气，观察电阻的变化；b、将热敏电阻和J2482传感器应用实验器相连，改变温度，听传感器声音的变化。

2、了解光敏电阻的性能：a、将光敏电阻和欧姆表相连，用自然光照、或用手遮光，观察电阻的变化；b、将光敏电阻和J2482传感器应用实验器相连，改变光照情况，听传感器声音的变化。

二、体验计数器的功能3、单独使用J2482传感器应用实验器，用手遮挡光电门，改变遮挡时间长短、遮挡次数，观察计数器上的数字变化情况（参照图3）。

【实验结论】热敏电阻随着温度的升高阻值；光敏电阻随着光强的增大阻值；【实验思考】1.传感器担负着信息采集的任务，它常常是（）A．将力学量（如形变量）转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量2.下面哪些技术涉及到传感器的应用（）A．宾馆的自动门B．工厂、电站的静电除尘C．家用电饭煲的跳闸和保温D．声控开关。

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