知道传感器应用的一般模式

片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．
4．光传感器的应用——火灾报警器(如图6－2－2) (1) 组成：光二极管 LED 、光电三极管和不透明的 挡板． (2) 工作原理：平时光电三极管收不到 LED 发出的 光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散 射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电 阻减小．与传感器连接的电路检测出这种变化， 就会发出警报．
出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规
律．
(3)电路结构分析
认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电
子元件工作特点基础上，分析电路输出信号与输
入信号间的规律．
(4)执行机构工作分析
传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量
转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行 机构进行工作的过程．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.(2011 年潮州高二检测 ) 压敏电阻的阻值会随所受 压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判 断升降机运动状态的装置，如图6－ 2 － 3 甲所示， 将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面 放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程 中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中( )
温度传感器的应用
如图6－2－6所示，甲为在温度为10 ℃左右 的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的 电阻R1＝20 kΩ、R2＝10 kΩ、R3＝40 kΩ，Rt为热 敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示, a、b端电压Uab≤0时，电压鉴别器会令开关S接触, 恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、 b 端电压 Uab ＞ 0 时，电压鉴别器会令开关 S 断开， 停止加热，则恒温箱内的温度可保持在( )
(2)当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形
变，由于电阻是固定在金属片上的，因此 R1 、 R4
被拉长， R2 、 R3 被拉宽，即 R1 、 R4 增大， R2 、 R3
减小，这时A、B两点电势不再相等．
R1 R3 【答案】 (1) ＝ R2 R4 (2)R1、R4 增大 R2、R3 减小
【规律总结】 出哪种电信号．
图 6－ 2 － 3
A．物体处于失重状态 B．物体处于超重状态
C．升降机一定向上做匀加速运动
D．升降机可能向下做匀减速运动 解析：选 BD. 电流表的示数变为 2I0 且保持不变， 说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电 阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具
有向上的加速度，B、D正确，A、C错误．
图 6－ 2 － 5
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动 解析：选D.由小球受力可知：a∝FN，又因为压敏
电阻的阻值随压力增大而减小，而电流增大，则I
的大小反映了 a 的大小，所以 0 ～ t1 内 I 不变，小车 做匀加速运动，t1～t2内小车加速度增大，t2～t3内 小车做匀加速运动．
课堂互动讲练
力传感器的应用
例1
如图6－2－4所示是一种
测量血压的压力传感器在工作
时的示意图．薄金属片 P 固定
有4个可以形变的电阻R1、R2、
R3 、 R4 ，如图乙．图甲是它的 侧面图，这4个电阻连成的电路 如图丙所示,试回答下列问题： 图 6－ 2－ 4
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压
图 6－ 2 － 2
核心要点突破
一、传感器问题分析 1．分析思路 物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等) 转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传 感器的应用过程分为三个步骤： (1)信息采集 (2)信息加工、放大、传输 (3)利用所获得的信息执行某种操作．
2．分析传感器问题要注意四点 (1)感受量分析 要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、 磁、声等． (2)输出信号分析 明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输
分析传感器类问题，一要注意传
感器感受到的是何物理量，二要注意敏感元件输
变式训练1 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减 小，有位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6－2－5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．小车向右做直线运动过程中，电流表示 数如图乙所示，下列判断正确的是( )
量的传感器供遥测和遥控系统使用．这些传感器对
控制航天器的姿态、接收和发送信息、收集太空数 据等都有重要作用．在载人飞船中还使用一类测量 航天员各种生理状况的生理传感器，如测量血压、 心电图、体温等．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．(2011年威海高二检测 )“嫦娥二号”卫星上装有 8种24件探测仪器，其中可能有( ) A．味觉传感器 B．气体传感器 C．听觉传感器 D．视觉传感器 解析：选 D.“嫦娥二号”月球卫星是为探测月球而 发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气 体传感器和听觉传感器，当然也用不到味觉传感器 , 真正需要的是为月球“画像”的视觉传感器 —— 立 体相机．
(1)湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供
水或停水．
(2)温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温
度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术 ,
有效地减少了霉变现象．
(3) 生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化 小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代 替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工
图 6－ 2 － 7
A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下
B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下
C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端
D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端
解析：选 BD.当温度升高时，热敏电阻的阻值减小 , 通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸 下金属片，触点接通，所以应把恒温箱内的加热器 接在A、B端．
光传感器的应用 如图6－2－8所示为一实验中利用光电脉冲 测量车速和行程的装置示意图．A为光源，B为光 电接收器， A 、 B 均固定在车身上， C 为小车的车 轮， D 为与 C同轴相连的齿轮．车轮转动时， A发 出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光 信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录 和显示．若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计 脉冲数为 N ，则要测出小车的速度和行程还必须 测量的物理量和数据是 ________ ；小车速度的表 达式为v＝________；行程的表达式为s＝______.
图 6－ 2 － 1
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(3) 电饭锅工作原理：用手按下开关通电加热，
开始煮饭，当锅内加热温度达到103 ℃时，铁氧
体失去铁磁性，与永久磁体失去吸引力，被弹簧
【答案】
C 本题利用热敏电阻为传感器，将
【规律总结】
温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来 控制加热电器．正确的电路分析、计算及看懂热 敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类 习题的关键．
变式训练2 如图6－2－7所示为用热敏电阻R和继 电器L等组成的一个简单的恒温控制电器，其中热 敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与 继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒 温箱加热器(图中未画出)相连接．则( )
作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状
态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原 材料等． (4) 在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精 度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件
的精密加工．
3．航天中的传感器 在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应 用得较多，在运载火箭、载人飞船中，都应用了大
例3
变式训练 3
如图 6 － 2 － 9 所示，电源两端的电压
恒定， L 为小灯泡， R为光敏电阻， D为发光二极
管 ( 电流越大，发光越强 ) ，且 R与 D距离不变，下 列说法中正确的是( )
图 6－ 2 － 9
Leabharlann Baidu
例2
图 6－ 2 － 6
A．10 ℃ C．35 ℃ B．20 ℃ D．45 ℃
【思路点拨】
由题可知， Uab＝ 0 是电热丝加热
和停止加热的临界状态，根据串联分压知识可求
得 Uab ＝ 0 时 Rt 的阻值，然后由乙图读出对应的温
度．
【自主解答】 通过审题可知 Uab＝0 是一个电压的 临界点，对应着开关 S 的动作，而开关的动作对应 着温度的上升或下降． 由电路分析可知， 在 R1、 R2 、 R3 给定的条件下，热敏电阻 Rt 的阻值决定了 Uab 的 R2 正负．设电源负极的电势为零，则 Φa＝ U， R1＋R2 Rt Φb＝ U，其中 U 为电源的路端电压，令 Φa R3＋Rt R2 Rt ＝Φb，即 Uab＝0，则可得 ＝ ，代入数据得 Rt R1 R3 ＝20 kΩ，查图表得对应的温度为 35 ℃，故本题选 项 C 正确．
二、传感器的应用 1．力传感器的应用——电子秤 应变片 组成． (1)组成：由金属梁和_______ (2)工作原理：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在 梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力 F，则梁发生弯曲，上表面拉伸、下表面压缩，上 表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小， F 越 大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大．如 果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变 片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变 小．传感器把这两个电压的差值输出．外力越大， 输出的电压差值也就越大．
二、常见传感器的应用实例 1．生活中的传感器 (1)与温度控制相关的家电电器：电饭煲、电冰箱、微 波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器．
(2)红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、
非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等． (3)照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传 感器等．
2．生产中的传感器
(3)作用：把物体形变这个力学量转换为电压这个
电学量．
2．温度传感器的应用——电熨斗 双金属片 温度传感器． (1)敏感元件：__________ (2)工作原理：温度变化时，由于双金属片上层金 属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生 形变从而控制电路的通断．
3．温度传感器的应用——电饭锅(如图6－2－1) 感温铁氧体 ． (1)敏感元件：_____________ 铁磁 (2) 居里温度：感温铁氧体常温下具有 ______ 性， 温度上升到约 _______ 103 ℃ 时，失去铁磁性．这一温度 又称为“居里点”．
表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
(2)当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也
随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？
【思路点拨】
电压表无示数也就是 A 、 B 两点等
电势，即R1与R2的分压情况和R3与R4的分压情况完
全相同．
【精讲精析】 (1)本问题是求电路 A、 B 两点的电 压与 4 个电阻的关系， 由于电压表的电阻可以看做 无穷大，因此本电路是 R1 与 R2 串联，R3 与 R4 串 联，然后它们再并联，设上面部分电流为 I 上，下 面部分电流为 I 下，要使 A 点电势等于 B 点电势， 则应有电阻 R1 上的电压等于 R3 上的电压，电阻 R2 上的电压等于电阻 R4 上的电压，即 I 上 R1＝I 下 R3① I 上 R2＝I 下 R4② R1 R3 联立①②式得到 ＝ . R2 R4
知道传感器应用的一般模式
课标定位 学习目标：1.知道传感器应用的一般模式． 2 ．理解电子秤、电熨斗、火灾报警器的工作原 理． 3．了解电饭锅的结构和工作原理． 重点难点：传感器在实际中的应用．
第 二 节 传 感 器 的 应 用
课前自主学案
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、传感器应用的一般模式