1、第 4 章传感器与现代社会学案3 章末总结专题整合 自我检测 网络构建 网络构建 非电学量电学量检测量一、常见敏感元件的特点及应用专题整合 1.光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大.2.热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种.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.3.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量.例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2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R2所在处
2、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1A.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变小解析 R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2R总I干U1U3I，故显示器的电流I变小，由UEI干r，I干变大，知U变小，故选项D正确.答案 D 图2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()当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高 当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低 当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间
3、的电压 A.B.C.D.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UIR2减小，故错误，正确；由闭合电路欧姆定律得：UEI(R1r)，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，故错误，故应选C.答案 C二、传感器的应用 1.传感器的应用 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
4、机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.2.传感器电路问题的设计思路 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 小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制.经检查，恒温箱的控制器没有故障.参照图3，下列对故障判断正确的是()图3A.只可能是热敏电阻出现故障 B.只可能是温度设定装置出现故障 C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障 D.可能是加热器出现故障 解析 由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错
5、误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误.若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误.答案 C 例3 传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图4甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图.问：图4(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在_(填“a”或“b”)处.(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向_
6、移动(填“左”或“右”).(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是_.解析 热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，这样使报警温度提高，滑片应左移.答案(1)a(2)左(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大 自我检测 1 2 3自我检测 1.(常见敏感元件的特点及应用)如图5所示，RT为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，
7、R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()4图51 2 3 4热敏电阻温度升高，其他条件不变 热敏电阻温度降低，其他条件不变 光照增强，其他条件不变 光照减弱，其他条件不变 A.B.C.D.1 2 3 4解析 电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT阻值减小或R1阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故、正确，、错误.答案 D 1 2 32.(传感器的应用)如图6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()A.L1
8、灯亮B.L2灯亮 C.L1、L2两灯同时亮D.L1、L2两灯都不亮4图61 2 3 4解析 由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达金属块B时，左端电路被接通，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.答案 B1 2 3 43.(传感器的应用)一热敏电阻在温度为80时阻值很大，当温度达到100时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80到100之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图7所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝.请简述其工作原理.图71 2 3 4解析 开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝
9、R2对水进行加热；当水温达到100左右时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热.这样就可达到保温的效果.答案 见解析 1 2 3 44.(传感器的应用)用如图8所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线.图81 2 3 4解析 将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间，正常情况时热敏电阻阻值大，ab间电流小，电磁铁磁性弱，ce接通，绿灯亮.温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响.1 2 3 4答案 如图所示.