1、温故自查1传感器的定义：国家标准GB766587对传感器有如下的定义，“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，通常由敏感元件和转换元件组成”通俗地说，传感器(sensor)在现代技术中是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并且能够把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量；其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的信号按一定的规律转变为便于利用的电信号，把非电学量转换为电学量以后，就可以方便的进行测量、传输、处理和控制了2传感器的原理：传感器受到的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度等，而它输出的通常是电学量，如电压
2、值、电流值、电荷量等，这些输出信号非常微弱，通常经过放大后再送给控制系统产生各种控制动作传感器的原理也可以用下图表示：3传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：(1)按输入量分类，如输入量分别为、等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器这种分类方法给使用者提供了方便，容易根据测量对象选择需要的传感器(2)按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、器、 、等温度压力位移速度加速度电容传感电感传感器霍尔传感器光电传感器光栅传感器4传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有、霍尔元件等(1)热敏电阻是由半导体材料制成的
3、，常态时其阻值约为10k，其电阻率随温度的变化而迅速变化，温度升高时，其电阻率显著减小(2)光敏电阻也是由半导体材料制成的，其电阻率在光照射下显著减小，在没有光照射下其阻值可以达到几十兆欧，在一般室内光照射下，电阻可以降至几千欧，利用多用电表的欧姆挡测量不同温度下热敏电阻的阻值以及不同光照条件下光敏电阻的阻值，就可以了解热敏电阻随温度以及光敏电阻随光照的变化规律光敏电阻热敏电阻金属热电阻(3)有些金属的电阻率随温度的升高而增加，利用这个特点也可以制成温度传感器热敏电阻和金属热电阻都可以把温度这个热学量转化为电学量(电阻)，相比之下热敏电阻的灵敏度较好(4)霍尔元件能够把磁感应强度转换为电压，当
4、电流一定时，霍尔电压UH与磁感应强度B成正比考点精析如图所示，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，导体板单位体积中自由电子的个数为n，当电流I通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U. 式中的比例系数k称为霍尔系数，U称为霍尔电压霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成电场，电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力和洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧面之间就会形成稳定的电势差设电流I是由电子
5、的定向移动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，由图可知，电流I的方向向右，根据左手定则，四指指向电子运动的反方向，自由电子受到的洛伦兹力方向向上，这样导体的上侧面会聚集电子，而导体板整体不带电，所以导体板的下侧面就会出现多余的正电荷，从而使导体板的上侧面A的电势低于下侧面A的电势当导体板上、下两侧之间形成稳定的电势差时，静电力与洛伦兹力达到平衡， 霍尔元件就是利用上述原理把磁感应强度B这个非电学量转化为电压U这个电学量的因此，霍尔元件又称磁敏元件.实验目的1知道传感器的作用2观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随热信号和光信号而变化的实验原理传感器是将它所感受到的物理量(如力、热、光、声
6、等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件例如：热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可达到自动控制等各种目的 实验器材铁架台，温度计，多用电表，烧杯，开水(可装在热水瓶内)，冷水，热敏电阻，光敏电阻，导线，纸带，光电计数器，钩码实验步骤1热敏电阻特性实验：如图所示在烧杯内倒入少量冷水，放在铁架台上，将悬挂在铁架台上的温度计放入水中将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，将两支笔短接，调零后再将两支表笔分别与热敏电阻的两个输出端相连将热敏电阻放入烧杯内的水中，在欧姆挡上选择合适的倍率，再重新调零，把两
7、支表笔接到热敏电阻两输出端，观察表盘指示的热敏电阻的阻值，填入表格内实验记录：分几次向烧杯内倒入开水，观察不同温度时热敏电阻的阻值，记录在表格内通过比较这些测得的数据，看看热敏电阻的阻值是怎样随温度变化的将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡，拆开装置，将器材按原样整理好实验次数123456温度/电阻/2光敏电阻特性实验：如图所示将多用电表的选择开关置于欧姆挡，选择合适的倍率，将两支表笔短接后调零把多用电表的两支表笔接到光敏电阻的两个输出端，观察表盘指示的光敏电阻的阻值，记录下来将手张开放在光敏电阻的上方，挡住照到光敏电阻上的部分光线，观察表盘所示光敏电阻阻值的变化，记录下来上下
8、移动手掌，观察光敏电阻阻值的变化将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡，拆开装置，将器材按原样整理好3光电计数的基本原理将钩码放在纸带上，如图所示拖动纸带向前运动，观察光电计数器上的数字变化4简单温度自动控制实验请同学们自己设计一个由热敏电阻或光敏电阻作为传感器的简单自动控制实验注意事项1在做热敏实验时，加开水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温2可用图象描出电阻随温度的变化图线来分析其规律3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4光电计数器是比较精密的仪器，使用过程中注意轻拿轻放命题规
9、律根据热敏电阻、光敏电阻的特性来判断自动传感器的工作原理考例1如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A电压表的示数增大BR2中电流减小C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大解析当光强度增大时， R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，电压表的示数增大A项正确，D项错误；由路端电压减小而R1两端电压增大知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，则小灯泡的功率增大答案ABC总结评述光敏电阻随光强的变化而变化，不受光照射阻值较大，受
10、光照时，阻值较小如图所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻Rt(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)的一端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间，若往Rt上擦一些酒精，表针将向_(填“左”或“右”)转动若用热吹风机吹向Rt，表针将向_(填“左”或“右”)转动 解析若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏答案左右命题规律根据传感器的特性，设计人们所需的传感器设备或利用所学知识解释传感器的工作原理考例2电
11、容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置由以上信息可知()A电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作解析电容触摸屏
12、在原理上把人体当作一个电容器元件的一个极板，把导体层当作另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B正确，C错误；如果带了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误答案AB总结评述本题通过电容式传感器考查了电容及电路的有关知识，当极板间正对面积或极板距离变化带来电容的变化时，就会引起回路电流变化有一种测量人体重量的电子秤，其原理图如图的虚线框所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实是电流表)其中AOBO51.已知压
13、力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：压力F/N050100150200250300电阻R/300270240210180150120设踏板和杠杆组件的质量可忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，则(1)该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？(2)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式；(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，这个人的体重是多少？解析(1)依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R1300，电路中的电流为.所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处(2)由表中数据可归纳得出R3000.6F.(3)当电流表刻度盘的读数为I220mA时，压力传感器的电阻由R3000.6F，算得F2110N，再由F2AOGBO算得G550N.答案(1)15.6mA处(2)R3000.6F(3)550N