實(shí)驗(yàn)十一傳感器的簡(jiǎn)單使用 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 了解傳感器的工作原理 知道傳感器的作用 2 觀察光敏電阻 熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值是如何隨 光信號(hào)和熱信號(hào)的變化而變化的 3 能處理關(guān)于三種類型傳感器 光電傳感器 熱電傳感器 電容式傳感器 的問題 2 傳感器的一般應(yīng)用模式 由 和 三個(gè)部分組成 通過敏感元件獲取 并轉(zhuǎn)換成 通過輸出部分輸出 然后經(jīng)控制器分析處理 圖S11 1 1 傳感器 能將所感受到的諸如 等非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量 一般是電學(xué)量 的一 實(shí)驗(yàn)原理 力 熱 光 聲 化學(xué)成分 敏感元件 類元件 轉(zhuǎn)換器件 轉(zhuǎn)換電路 外界信息 電信號(hào) 傳感器工作過程是 通過對(duì)某一物理量敏感的元件 將感受到的物理量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量 3 傳感器的分類 傳感器 傳感器 傳感器 傳感器 傳感器 磁電傳感器 超聲 波傳感器 氣敏傳感器等 熱電 光電 聲電 電容 力電 實(shí)驗(yàn)器材 1 力電傳感器 力學(xué) 電學(xué) 作用 把 信號(hào) 位移 速度 加速度等 轉(zhuǎn)化為 信號(hào) 電壓 電流等 應(yīng)用 廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn) 現(xiàn)代科技中 如安裝在導(dǎo)彈 飛機(jī) 潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng) 一種具有防滑 防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng) 等 2 光敏電阻 大 減小 特點(diǎn) 無(wú)光照時(shí) 載流子 電流載體 如電子和離子 極少 阻值較 隨著光照的增強(qiáng) 載流子增多 阻值 作用 能夠把光照 這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成 這個(gè) 電學(xué)量 強(qiáng)弱 電阻 應(yīng)用 路燈的控制 鼠標(biāo)器 光電計(jì)數(shù)器 煙霧報(bào)警器等都是利用了光電傳感器的原理 3 熱敏電阻 減小 溫度 電阻 特點(diǎn) 阻值會(huì)隨溫度的升高而 作用 能把 這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為 這個(gè)電學(xué)量 應(yīng)用 各種家用電器 空調(diào) 冰箱 熱水器 飲水機(jī)等 的溫度控制 火警報(bào)警器 恒溫箱等 4 金屬熱電阻 特點(diǎn) 金屬熱電阻的電阻率隨溫度的升高而 相比之下 熱敏電阻的靈敏度較好 增大 作用 能把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 應(yīng)用 傳感器等 溫度 靜電力 洛倫茲 霍爾電壓 磁感應(yīng)強(qiáng)度 基礎(chǔ)檢測(cè) 關(guān)于傳感器 下列說法正確的是 A 所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的B 金屬材料也可以制成傳感器C 傳感器主要是通過感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的D 以上說法都不正確答案 B 考點(diǎn)含傳感器電路的分析 重點(diǎn)歸納 掌握不同傳感器元件的變化規(guī)律 再結(jié)合變壓器及電路的相關(guān)規(guī)律如閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析和計(jì)算 以下是常見的幾類傳感器的特點(diǎn) 1 角度的電容式傳感器 原理是當(dāng)旋片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 電容器兩個(gè)彼此絕緣的金屬板的正對(duì)面積發(fā)生變化 從而引起電容發(fā)生變化 如圖S11 2甲所示 圖S11 2 2 液體的電容式傳感器 原理是導(dǎo)電液體相當(dāng)于電容器的一個(gè)極板 當(dāng)液體的高度發(fā)生變化時(shí) 相當(dāng)于兩個(gè)極板的正對(duì)面積發(fā)生變化 從而引起電容發(fā)生變化 如圖乙所示 3 位移的電容式傳感器 原理是當(dāng)電解質(zhì)板插入兩金屬極板間不同的距離時(shí) 隨著電解質(zhì)板位移的變化 電容隨之變化 如圖丙所示 4 壓力的電容式傳感器 原理是當(dāng)作用在一個(gè)電極上的壓力改變時(shí) 金屬片的形狀發(fā)生變化 兩金屬板的距離發(fā)生變化 電容隨之改變 如圖丁所示 典例剖析例1 如圖S11 3甲所示的電路中 理想變壓器原 副線圈匝數(shù)比為5 1 原線圈接入圖乙所示的電壓 副線圈接火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 報(bào)警器未畫出 電壓表和電流表均為理想電表 R0為定值電阻 R為半導(dǎo)體熱敏電阻 其阻值隨溫度的升高而減小 圖S11 3 思維點(diǎn)撥 1 熱敏電阻隨溫度的升高阻值減小 變壓器負(fù)載電阻變小 副線圈電流變大 2 根據(jù)變壓器的相關(guān)規(guī)律 分析其他物理量的變化情況 答案 B 考點(diǎn)練透 1 如圖S11 4所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖 其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器 當(dāng)溫度升高時(shí) 電阻會(huì)迅速減小 值班室的顯示器為電路中的電流表 a b之間接報(bào)警器 當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí) 顯示器的電流I 報(bào) 警器兩端的電壓U的變化情況是 圖S11 4 B I變大 U變小D I變小 U變大 A I變大 U變大C I變小 U變小答案 C 2 2015年北京海淀區(qū)模擬 某種角速度計(jì) 其結(jié)構(gòu)如圖S12 5所示 當(dāng)整個(gè)裝置繞軸OO 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 元件A相對(duì)于轉(zhuǎn)軸發(fā)生位移并通過滑動(dòng)變阻器輸出電壓 電壓傳感器 傳感器內(nèi)阻無(wú)限大 接收相應(yīng)的電壓信號(hào) 已知A的質(zhì)量為m 彈簧的勁度系數(shù)為k 自然長(zhǎng)度為l 電源的電動(dòng)勢(shì)為E 內(nèi)阻不計(jì) 滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)也為l 電阻分布均勻 裝置靜止時(shí)滑片P在變阻器 的最左端B端 當(dāng)系統(tǒng)以角速度 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 則 圖S11 5 答案 D 易錯(cuò)點(diǎn)傳感器的應(yīng)用例2 位移傳感器的工作原理如圖S11 6所示 物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí) 帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P 通過電壓表顯示的數(shù)據(jù) 來(lái)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 圖S11 6 A 物體M運(yùn)動(dòng)時(shí) 電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B 物體M運(yùn)動(dòng)時(shí) 電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C 物體M不動(dòng)時(shí) 電路中沒有電流D 物體M不動(dòng)時(shí) 電壓表沒有示數(shù) 錯(cuò)解分析 不清楚傳感器在電路中的作用 不明確傳感器所影響的物理量與電路中的其他物理量之間的關(guān)系 以為物體M運(yùn)動(dòng)時(shí) 電路中的外電阻發(fā)生改變 電流發(fā)生改變 或者物體M不動(dòng)時(shí) 電路中不產(chǎn)生電流 正解分析 物體M運(yùn)動(dòng)時(shí) 電壓表測(cè)的對(duì)應(yīng)電阻發(fā)生改變 所以其示數(shù)會(huì)發(fā)生變化 但整個(gè)電路的總電阻沒改變 所以電路中的電流不變 故本題答案為B 答案 B 指點(diǎn)迷津 關(guān)鍵是掌握傳感器元件物理量的變化規(guī)律 再 結(jié)合電路的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析和計(jì)算