[推荐学习]2017_2018高中物理第三章传感器章末总结学案粤教版选修3_2

第三章 传感器

章末总结

⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件

及转换电路组成敏感元件⎩⎪⎨⎪⎧ 热敏电阻——温度传感器光敏电阻——光电传感器应用⎩⎪⎨⎪⎧ 生活中的传感器农业生产中的传感器工业生产中的传感器飞向太空的传感器用传感器制作自控装置——利用光敏电阻、热敏电阻等

一、常见敏感元件的特点及应用

1．光敏电阻

光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强，电阻减小；光照减弱，电阻增大．

2．热敏电阻

热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．

例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R 2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a 、b 之间接报警器．当传感器R 2所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是 (

)

图1

A．I变大，U变大B．I变大，U变小

C．I变小，U变大D．I变小，U变小

答案 D

解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小．R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确．针对训练如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则( )

①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B 之间的电压增大

图2

A．①③B．①④

C．②③D．②④

答案 C

解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误．故应选C.

二、传感器的应用

1．传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．

(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量．

(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构．

(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．

2．处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：

(1)传感器所在的信息采集部分；

(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；

(3)执行电路．

例2 如图3所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 ( )

图3

A．L1灯亮B．L2灯亮

C．L1、L2两灯同时亮D．L1、L2两灯都不亮

答案 B

解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左侧电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通，故B正确．

例3 如图4甲所示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，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．

图4

答案见解析

解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏电阻的电流增大．根据题意设计的自动光控电路如图所示．控制过程是：当有光照射时，电路中电流增大，经过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，当无光照射时，电路中电流减小，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，控制电路接通，灯开始工作．