高二物理传感器知识精讲VIP专享VIP免费

高二物理传感器【本讲主要内容】传感器传感器定义工作原理常用元件应用及实例【知识掌握】【知识点精析】一.传感器1.定义：能够感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量进行测量、传输、处理、控制，这样的元件称为传感器。2.工作原理热敏电阻：半导体材料随温度升高导电性能加强，电阻率减小，用半导体材料制成的电阻，称为热敏电阻。热电阻：金属电阻率随温度升高电阻率变大，用金属材料制作温度传感器，叫热电阻。光敏电阻：半导体材料受光照阻率减小，导电性能增加，称为光敏电阻。电容器：电容器s、d、变化，改变C，可以测定角度、位移、深度等非电学量。霍尔元件：矩形半导体加4个电极，EF通电流I，加垂直于薄片磁场B，自由电荷向着垂直I、B方向漂移，M、N间出现电压U，可证明FNMEBUKIBd，d为半导体厚度，k为霍尔系数，都为定值。保持I恒定，B变引起U变，将磁学量转化为U这个电学量。3.应用实例（1）电熨斗：温度达到一定值时不再升温，温度降低时又会自动加热。结构图：用心爱心专心115号编辑电熨斗的结构工作原理：1、2接电源、电热系加热，温度达到需要温度时，双金属片上层膨胀系数大伸长量大，双金属片向下弯曲，触点分离，电路断开，金属板不再升温，温度降低时，上层金属片收缩的快，双金属向上抬起，电路又接通。所以使电熨斗保持一定温度。（2）测温仪：实体图：电路：RR0原理：热敏电阻放在热水中，电路就有电流，可在电表中显示出电流大小，对应标出相应温用心爱心专心115号编辑度值。（3）话筒：实体图：动圈式话筒的构造电路图：电容式话筒原理原理：Q绝缘支架，薄金属膜M，固定电极N形成电容，被直流电源充电，声波使M振动，电容C发生变化，电路中产生变化电流，R两端产生随声音变化规律相同电压，经放大接到扬声器，扬声器又把电信号转化成声音。（4）电子秤：实体图：力传感器的应用原理图：用心爱心专心115号编辑应变片测力原理原理：应变片用半导体材料制成，梁受力F弯曲时上表面伸，下表面缩，上应变片电阻变大，下应变片电阻减小，保持通过应变片电流恒定，上片两端电压升高，下片两端电压降低，输电压差值，F越大，电压差值越大。4.火灾报警器实体图：原理图：原理：带子罩内装有发光二极管LED，光电三极管，和不透光挡板，平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，传感器连接到检测电表上可检测出这个变化。【解题方法指导】例.如图所示是某汽车上一种自动测定油箱内油面高度装置，R为滑动变阻器，它的滑片是右杆的一端，从油量表（由电流表改装而成）指针所指示的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片上移时。A.电路中的电流减小，油箱油面降低B.电路中的电流减小，油箱油面升高C.电路中的电流增大，油箱油面降低用心爱心专心115号编辑D.电路中的电流增大，油箱油面升高浮标KR’油量表解：油面升高时，浮标上升滑片下滑，R减小，回路电流增大。油面降低时，浮标下降，滑片上滑，R变大，回路电流减小。∴A√，D√【典型例题分析】例1.（2003·上海理综·10）传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法中正确的是（）A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数解： 是理想电压表，RV视为无穷大，对电路中电流没有影响。∴A×M运动时滑线变阻器左侧电阻R1发生变化，M向右动，R1变大，右侧电阻R2减小，∴UR1变大，读数变大。可测出向右位移。B√M不动时，电流仍有，电压表仍有读数。C×，D×例2.家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的...