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传感器的简单应用

一、传感器的含义

二、传感器的分类

1.力电传感器

（1）测物体的质量

（2）测物体加速度

（3）测物体角速度

（4）测力

（5）测位移03年上海理综10.

2.热电传感器（演示热敏特性）

3.光电传感器（演示光敏特性）

4.声电传感器

5.电容式传感器

6.电感传感器

传感器的简单应用

传感器是对于非电学物理量诸如位移，速度，压力，温度，湿度，流量，声强，光照度那样进行转化成为易于测量，传去，处理的电学量像电压，电流，电容这样东西而后起自动 controls 用作到 one kind komponenr，一般由敏感元件，转换器材，那转换电路三个部分构成，像：

一、传感器的含义

转换器件

敏感元件

转换电路

二、传感器的分类

1.力电传感器

力电传感器乃一种仪器，主要借助敏感元件以及变阻器，将力学信号，也就是位移、速度、加速度等，转变为电学信号，比如电压、电流等。它在社会生产、现代科技里有着广泛应用，像是那安装在导弹上的惯性导航系统，还有安装在飞机上的惯性导航系统，以及安装在潜艇上的惯性导航系统，和安装在宇宙飞船上的惯性导航系统，以及ABS防抱死制动系统等 。

（1）测物体的质量

（2）测物体加速度

角速度计

（3）测物体角速度

惯性制导系统在导弹工程里有着广泛的应用，此系统的关键组件是那加速度计。加速度计的构造以及原理的示意画作如下所呈现，沿着导弹长度的方向，在安装好的固定光滑杆之上套着一个质量等于m的滑块，位于滑块的两侧，各自连接着劲度系数同样为k的弹簧，两枚弹簧的另一端同固定壁进行相连。起初滑块处于静止状态，弹簧处于自然的长度态势。滑块上面具备指针，能够借助标尺量度出滑块的位移状况，之后依据控制系统来施行制导 。1. 假设在某一时间段之内pg下载，导弹是沿着水平的方向进行运动的，指针朝着左边偏离O点所构成的距离为S，那么在这段计时的时间范围内，导弹所具有的加速度（）。

A.方向向左，大小为kS/m

B．方向向右，大小为kS/m

C．方向向左，大小为2kS/m

D.方向向右，大小为2kS/m

电位器也就是可变电阻，它呀，总长度是L，其电阻是均匀的，它的两端接在了稳压电源U0上，当导弹呢，以加速度a沿着水平方向运动的时候，和滑块相连的滑动片P出现了位移，在这个时候，能够输出一个电信号U，那个U作为导弹惯性制导系统的信息源，用来给控制导弹运动状态输入信息，那么请书写出U与a的函数关系式。

解：a=2kS/m

∴S=ma/2k

U=U0Rx/R=U0S/L

=maU0/2kL

=mU0a/2kL∝a

（4）测力

测定风作用力的仪器原理图

（5）测位移

2。热电传感器

热电传感器是依据热敏电阻阻值会随温度改变而变化的原理制作而成的，举例来说，各种家用电器（诸如空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等等）的温度控制会用到它，火警报警器也会用到它，恒温箱同样会用到它 。

例图呈现的是，一构成火警报警装置部分的电路示意图形。当中的R2是，依靠半导体热敏材质制作而成的传感器，电流表乃值班室用于显示情况的器件，a、b两者之间连接着报警器。在传感器R2所处位置发生火情之际，则显示器里电流I、和报警器两端被施加的电压U发生变的该变化情形呢是这回事里所问的（）。

A.　I变大，U变大B.　I变小，U变小

C.　I变小，U变大D.　I变大，U变小

解：出现火情时温度升高，

R2减小，R总减小，I总增大，

Uab减小，U并减小，IA减小，

３.光电传感器

光电传感器主要部件是光敏电阻，或者，是光电管。若是以，光敏电阻阻值随光照强度变化这种原理制成，则像自动冲水机、路灯控制、光电计数器、烟雾报警器等，都运用了光电传感器原理。

题目事例为：（新教材二〇〇三年天津理综）如下所示，当电键K处处于断开状态时，采用光子能量为二点五eV的一束光线去照射阴极P，进而发觉电流表的读数并非为零。之后合上电键，并对滑线变阻器做出相应调试，在此期间发现只要电压表的读数是小于零点六零V这个数值的时候，电流表的读数依旧不会变为零 ；而此后一旦电压表的读数出现大于或者等于零点六零V这种情况的时候，电流表的读数便变为零了。依据这些情况能够知晓阴极材料的逸出功是应该怎么样呀()。

A.1.9eVB.0.6eV

C.2.5eVD.3.1eV

解：反向截止电压为0.60V，

EKm=0.60eV

W=hν-EKm=2.5-0.6=1.9eV

图呈现为光敏电阻自动计数器那个示意样子，当中R1是光敏电阻，R2是定值电阻，这般光电计数器具备的基础工作原理是（）。

A.当有光照射R1时,信号处理系统获得较高电压

B.当有光照射R1时,信号处理系统获得较低电压

C.信号处理系统每获得一次较低电压就记数一次

D.信号处理系统每获得一次较高电压就记数一次

BD

4.声电传感器

例题：（2003 上海理综 11）用以唱卡拉 OK 的话筒，其内部设有传感器。其中存在一种为动圈式的传感器，它的工作原理便是在具有弹性的膜片之后黏接一个轻巧且微小的金属线圈，该金属线圈置身于永磁体所形成的磁场当中，当声音产生的声波致使膜片做前后方向的振动时，声音信号便会被转变成为电信号。据此，下列说法正确的是()。

A该传感器是根据电流的磁效应工作的

B该传感器是根据电磁感应原理工作的

C膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变

D膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势

5.电容式传感器

电容C，它由极板的正对面积S、极板间的距离d以及极板间的电介质来决定此几个因素。若某一个物理量，像角度、位移、深度等这些，它的变化会致使上述其中一个因素出现变化，进而引发电容的改变，那么借助测定电容器的电容，便能够确定上述物理量的变化。起到这种作用的电容器叫做电容式传感器。

图甲是测量的电容式传感器，原理是

角度θ

因为C和S成正比例关系，当动片与定片之间的角度θ出现变化时，这就致使S产生变化，通过测量出C的变化情况，以此来测量动片与定片之间的夹角θ 。

图乙是测量的电容式传感器，原理是

液面高度h

鉴于C与S成正比，致使h出现改变，由金属芯线以及导电液体所构成的电容产生变化，借助测定C的变动状况，能够对液面高度h的变动予以测量。

图丙是测量的电容式传感器，原理是

压力F

因为C与1/d成正比例关系，压力F作用于可动电极上，此种作用致使极板间距d出现变化 其变化致使C的情况发生改变，通过对C的变化情况进行测量，以此来测量压力F的变化情况 。

图丁是测量的电容式传感器，原理是

位移x

由于C 随着电介质进入极板间的长度发生变化，

通过测出C的变化，测量位移x的变化。

例2、跟着生活质量得以提升 自动干手机业已进驻家庭之中 待进行洗手之后 把湿手朝着自动干手机加以贴近 机器里面的传感器随即驱动电热器予以加热 有热乎乎的空气从机器内部呈喷出状态 借此将湿手烘达成干燥状态 手朝着干手机靠近能够致使传感器开展工作 原因在于（）。

A. 改变了湿度B. 改变了温度

C. 改变了磁场D. 改变了电容

6. 电感传感器

电感式传感器，是凭借线圈自感或者互感发生变化，进而达成测量以及控制的一种装置，通常来讲，得动用磁场当作媒介，或者借助磁体的某些现象 。

实例：磁性物质探测报警器

例3、为了测量列车运行时速度的大小，以及加速度的大小，可采用像图里这样陈列的装置， 它是由嵌装在列车头底部的一块强磁体、埋在轨道地面的一组线圈、还有电流测量仪构成的， 测量仪未能描绘出来哦。当列车途经线圈上方的时候， 线圈之中产生的电流量被给予记录下来之后呐， 便能够算出列车处在各类位置的速度和加速度啦，。假设，磁体端部的磁感强度呈现为B等于0.004T ，并且，全部这些磁感强度都是集中在端面的范围之内的 ，其方向与端面是保持垂直 ，磁体的宽度跟线圈的宽度是一样的pg下载通道，而这二者都特别小 ，线圈的匝数为n等于5 ，长是L等于0.2m ，电阻为0.4Ω ，包含引线电阻 ，测试所得记录下来的电流—位移呈现出如图所示的情况 。尝试求解 ：

在距离O（也就是原点）呈现分别为30m与130m的那个地方，列车拥有速度v1，其速度v2此时的大小 。

⑵假设列车是匀变速运动，求列车加速度的大小

解：I=E/R=nBLv/R

首先，v等于IR除以nBL，n BL的值是5乘以0.004乘以0.2，还得出商为v的式子表示为0.4I。

在30m处，I1 =0.12A

∴v1=12m/s

在130m处，I2 =0.15A

∴v2=15 m/s

∴ a =（ v22 - v12 ）/ 2S

= 0.405 m/s2

例4，运用如同图示那样的电磁继电器，去设计一个高温报警器，其要求是：在正常的状况之时，绿灯能够点亮，而一旦出现险情，电铃就会发出报警声。可供进行选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生使用的电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。

解：当物体受到光照射时pg下载，热敏电阻的电阻值就会变小，热敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关，通过串联的连接方式接入继电器的a、b端，情况如图所示：

将学生用电源与电铃分别接入c、d、e之间。

正常状况下，热敏电阻的阻值极大，a与b之间的电流微弱，磁性亦是很弱，c以及e 处于闭合的状态，绿灯得以亮起 。

存在险情之际，光敏电阻阻值微小 ，ab两处区间电流较大 ，磁性强有力 ，吸引留住衔铁 ，cd线路达成闭合 ，ce线路产生断开 ，绿色灯光熄灭 ，电铃发出响声 。

练习1、要设计一个借助图示电磁继电器，并且是以光敏电阻来操控路灯的实验电路。其要求为，在光线暗的时候灯是亮的状态，而在光线亮的时候灯处于灭的状态。可供选择使用的器材有这些，光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。

阐释，当有光对光敏电阻予以照射时，其电阻会变小，之后，要把光敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关进行串联，接入到继电器的a、b端点之间，如呈现的图示那样：

将交流电源与路灯接入c、e之间。

在暗时光敏电阻阻值大，此时 ab 间电流小，导致磁性变弱，而此状态下 ce 处于闭合状态，进而使得灯亮 ，光时情况反之 。

光线明亮之时那么光敏电阻的阻值就会变小紧接着ab之间随之电流变大进而磁性变强能够吸咬住衔铁于是电路ce这个地方断开之后这灯灭掉了。

03年上海高考18、

（7分）图1展示的，是这样一个存在的热敏电阻R，其电阻值能够随着温度的改变而发生改变，并且它对于温度是十分敏感的哦，所呈现的是I-U之间的关系曲线图 。

对以借助测量从而得以获取图1所展示的I-U关系的完整曲线而言，于图2以及所呈现出来的图3这两个电路当中应当予以挑选采纳的乃是图，简要阐述致使这样做的理由为：

（电源发出的电动势是9V，其内部组织对电流阻碍作用忽略不计，滑动的变阻装置的阻止电流通过的能力范围是0到100Ω）。

⑵于图4电路当中，电源电压一直恒定是9V之状况下，电流表的读数为7 0 m A，定 值 电 阻R 1等于2 5 0Ω 。依据热敏电阻的I-U关系曲线能够知道，热敏电阻两端的电压是________V；电阻R 2的阻值是Ω 。

⑶给出一个能够把热敏电阻加以应用的实例：_____________。

电压可从0V调到所需电压，调节范围较大

解：⑵，所得到的 I1的值具体为，将9 除以 250从而得出的数值，此数值等于 0.036。

由图1得 UR=5.2V

5.2

R2 =(9-5.2) / 0.034=111.8 Ω

111.6—112.0

热敏温度计

例5、如图所展示，把一个光敏电阻连接到多用电表的两支表笔之上，把多用电表的选择开关放置在Ω档上，当用光去照射光敏电阻的时候，表针出现的偏角是θ，现在使用手掌去遮挡一部分的光线，这时表针的偏角变为θ'，那么就能够做出判断 。 请问选哪一项。

A. θ'= θ

B. θ' < θ

C. θ' >θ

D. 不能确定θ和 θ'的关系

练习2：某仪器里边的电路长得和图示一样，这里面呢，有个质量颇大的金属块M，此金属块的左右两端各与那种金属丝打造的弹簧相接，并且呀是套在那种光溜溜的、水平放置的细长杆子上的，另外呢有a、b、c这三块金属片，它们相互之间分隔的间隙特别小，其中呀，b这一块被固定在了金属块上面。处于该状态要是把这个仪器固定在了一辆汽车的车体上，接下来下述这几种看法正确的应该是（ ）。

A. 当汽车加速前进时，甲灯亮

B.当汽车加速前进时，乙灯亮

C. 当汽车刹车时，乙灯亮

D.当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮

用遥控器去转换电视机频道之时，实际上那在于传感器将并非电器发出的光这种信号转变成为电信号的此一过程 此情况之下所说的这类传感器它到底说的是下面属于其种类范畴之内的（）,。

A．红外报警装置

B．走廊照明灯的声控开关

C．自动洗衣机中的压力传感装置

D．电饭煲中控制加热和保温的温控器

03年上海理综12、

例6，把金属块m借助压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱之中，便是像图示那样，于箱的上顶板以及下底板装有压力传感器，那个箱能够沿着竖直轨道进行运动，当箱以a等于2.0 m/s2的加速度朝着竖直向上的方向作出匀减速运动的时候，上顶板的传感器所显示的压力是6.0N，随后下底板的传感器所显示的压力是10.0N，这里要取g等于10 m/s2 。

(1)若上顶板传感器的示数是下底板

传感器的示数的一半， 试判断箱的运

动情况。

(2)要使上顶板传感器的示数为零,箱

沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？

向上做匀减速运动a向下a=2m/s2

mg+F1-F=ma

m=0.5kg

上顶板示数是下底板示数的1/2

弹簧长度不变F=10N F2=5N

mg+F2-F=ma2

a2=0

静止或匀速运动

上顶板示数为零，则弹簧变短，

F≥10NF3=0

F – mg = ma3

a3 ≥ 10m/s2

向上加速或向下减速，加速度a≥ 10m/s2。

比如说7、如果把一个用于测量的力电传感器连接到计算机上面，那么我们便能对于那种处于快速转变状态情况下的力实行测量环节了哟用来借助这样一种方式从而测得的某单摆摆动之际悬线上的牵引力F的大小随着时刻t而产生变化的曲线就如同是所展现出来的图示效果一样呢某一位同学依据此图所提供出来的信息进而做出一系列判断并且这儿面能够让人称得上是正确的是 ()。

A. 摆球摆动的周期T=1.4s

B. t=0.2s时，摆球正经过最低点

C. t=1.1s时，摆球正经过最低点

D. 摆球在摆动过程中机械能减小

B D

23. 14分，有一个放置于水平方向的圆盘，它是绕着竖直的、固定的轴进行转动的，在这个圆盘之上，沿其半径方向开了一条宽度有2mm的均匀狭缝。把激光器和传感器上下进行对准，还使得二者之间的连线和转轴运行方向保持平行，它们分别被放置在圆盘的上下两侧，并且能够同步地沿着圆盘半径这个方向进行匀速移动，激光器持续不断地向下发射激光束。在圆盘转动的过程里，当狭缝经过激光器跟传感器之间的时候，传感器会接收到一个激光信号，之后把这个信号输入到计算机，通过相应处理之后画出对应的图线。图(a) 属于该装置的示意图，图(b)是所接收到的光信号依照时间变化而形成的图线，横坐标代表时间，纵坐标代表接收到的激光信号的强度，图里面的Δt1 = 1.0×10 - 3s，Δt2 = 0.8×10 - 3s。

(1)利用图(b)中的数据求1s时圆盘转动的角速度；

(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向；

(3)求图(b)中第三个激光信号的宽度Δt3．

2005年上海卷23.

解：

(1) 由图线读得，转盘的转动周期

T＝0.8s　　①

(2) 激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动

理由是：因为脉冲宽度正逐渐变窄，这表明光信号能够通过狭缝的时间在慢慢减少，也就是说圆盘上与探测器所在位置对应的线速度不断增加，所以激光器以及探测器沿着半径方向从中心朝着边缘移动。

题目