1.認(rèn)識傳感器就是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的裝置，其主要元件是敏感元件。2.了解光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻和電阻應(yīng)變片等材料的物理特性，知道利用其特性可以制作傳感器的敏感元件。3.利用電容器的結(jié)構(gòu)改變影響電容的性質(zhì)，設(shè)計電容式位移傳感器。
問題：我們知道，傳感器可以感受光強、溫度、力、磁等非電學(xué)量，并把它們轉(zhuǎn)換為常見的傳感器是怎樣感知非電學(xué)量，并將其轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的呢？利用不同的敏感元件制成的各種傳感器又有哪些應(yīng)用呢？
硫化鎘的電阻率與所受光照的強度有關(guān)。把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極。硫化鎘表面受到的光照強度不同時兩個電極間的電阻不一樣。
實驗：觀察光敏電阻的特性
1．實驗原理光敏電阻的阻值會隨著光照強度的增加而不斷減小，用歐姆表連接電阻，用不同強度的光照射電阻，通過觀察歐姆表的示數(shù)變化，來研究光敏電阻與光強的關(guān)系。2．實驗器材光敏電阻、多用電表、導(dǎo)線、電源。
3．實驗步驟（1)將光敏電阻、多用電表、按圖甲的方式連接好，其中多用電表置于“×100”擋；（2)先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；（3)用手掌(或黑紙)遮光時，觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄。（4）用強光照射（如太陽光直接照射或拿亮度較大的手電筒、小燈泡等）觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄。
4．?dāng)?shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。5．實驗結(jié)論(1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，隨著光強的變化阻值不斷減小，強光照射下電阻值很??；(2)光敏電阻能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。
產(chǎn)品在流水線上，常需要對產(chǎn)品計數(shù)。如圖所示，是利用光敏電阻自動計數(shù)的示意圖。其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器。
二、金屬熱電阻和熱敏電阻
金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。常用的一種熱電阻是用鉑制作的，可用來做電阻溫度計。
熱敏電阻：有些半導(dǎo)體在溫度上升時導(dǎo)電能力增強，因此可以用半導(dǎo)體材料制作熱敏電阻。有一種熱敏電阻是用氧化錳等金屬氧化物燒結(jié)而成的，它的電阻隨溫度的變化非常明顯。
說明：與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。
方案1：（簡易實驗）將多用電表的選擇開關(guān)調(diào)到電阻擋（注意選擇適當(dāng)?shù)谋堵剩?，將一只熱敏電阻連接到多用電表表筆的兩端。分別用手和冷水改變熱敏電阻的溫度，觀察電阻的變化情況。
實驗、觀察熱敏電阻特性
實驗結(jié)果：隨著溫度的變化，熱敏電阻的阻值在減小。
方案21．實驗原理 熱敏電阻的電阻率會隨著溫度的升高而變化，2．實驗器材半導(dǎo)體熱敏電阻、多用電表、溫度計、鐵架臺、燒杯、涼水和熱水。
3．實驗步驟(1)按實驗原理圖甲連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；當(dāng)燒杯中水溫發(fā)生變化時，熱敏電阻的阻值將發(fā)生相應(yīng)變化。(2)把多用電表置于歐姆擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)；
(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄。4．?dāng)?shù)據(jù)處理在如圖坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。
5．實驗結(jié)論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大。6．注意事項實驗時，加熱水后要等一會兒再測熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫。
一些汽車的低油位報警裝置采用熱敏電阻來檢測油箱的警戒液位。若給熱敏電阻通以一定的電流，熱敏電阻會發(fā)熱。當(dāng)液面高于熱敏電阻的高度時，熱敏電阻發(fā)出的熱量會被液體帶走，溫度基本不變，阻值較大，指示燈不亮（圖甲）。當(dāng)液體減少、熱敏電阻露出液面時，發(fā)熱導(dǎo)致它的溫度上升、阻值較小，指示燈亮（圖乙）。通過判斷熱敏電阻的阻值變化，就可以知道液面是否低于設(shè)定值。
例.圖甲為一種家用門磁防盜報警器，由磁條和主機組成，門窗均可使用。乙圖為其簡化示意圖，安裝時，將磁條固定在門框上，主機安裝在與其等高的門板邊緣，門關(guān)上時，兩者剛好靠在一起。當(dāng)主機開關(guān)閉合時，若門被打開，磁條與主機分離，主機內(nèi)的觸發(fā)器就會工作，帶動報警器發(fā)出報警聲。下列有關(guān)說法正確的是（　?。?br/>A．觸發(fā)器內(nèi)是一個開關(guān)，當(dāng)主機與磁條靠近時，開關(guān)是斷開的B．觸發(fā)器可以由銅制成C．磁條的兩極對調(diào)后，該報警器不能正常工作D．本裝置是利用電流的磁效應(yīng)工作的
電阻應(yīng)變片是一種使用非常廣泛的力敏元件，電阻與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積有關(guān)。當(dāng)金屬絲受到拉力時，長度變長、橫截面積變小，導(dǎo)致電阻變大；當(dāng)金屬絲受到壓力時，長度變短、橫截面積變大，導(dǎo)致電阻變小。金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械形變（伸長或縮短）時，其電阻隨著它所受機械形變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬電阻應(yīng)變片就是利用這一原理制成的。
三、電阻應(yīng)變片—力傳感器
電阻應(yīng)變片的功能：能夠把物體形變這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。
力傳感器的應(yīng)用及工作原理
彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應(yīng)變片。在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面應(yīng)變片的電阻變小。力F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下表面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。力F越大，輸出的電壓差值也就越大。
電容式傳感器定義及特點
1、定義：電容傳感器是指將被測量(如尺寸、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。 電容器是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)在兩金屬電極間加上電壓時,電極上就會存儲電荷,所以電容器是儲能元件。2.特點 ：結(jié)構(gòu)簡單;動作時需要能量低,由于帶電極板間靜電吸引力很小因此電容傳感器特別適宜用來解決輸入能量低的測量問題。
電容式傳感器的工作原理
電容器的電容 C 決定于極板的正對面積 S、極板間的距離 d 以及極板間的電介質(zhì)這三個因素。如果某個物理量的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定這個物理量的變化，由此可以制成電容式傳感器。
例.圖甲虛線框內(nèi)所示是電子秤測量部分的原理圖，壓力傳感器的電阻R隨壓力F的變化如圖乙所示。開關(guān)閉合后，壓力傳感器兩端的電壓恒為6.0 V。電流表的量程為0.6 A。電表的內(nèi)阻、踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計。則電子秤（　　）
A．最大稱量值為1500 NB．壓力傳感器的電阻最小為0C．空載時，電流表的讀數(shù)為20mA D．稱重為900N時，電阻R為120Ω
1. 據(jù)統(tǒng)計，由于用電不慎導(dǎo)致的火災(zāi)占火災(zāi)總量的比重很大，利用電路安裝防火報警裝置，及時發(fā)現(xiàn)“火情”，提早報警，是防止火災(zāi)發(fā)生，保證家庭成員生命安全的重要措施。圖甲是一火警報警電路的示意圖，其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，這種半導(dǎo)體熱敏材料的電阻隨溫度變化的情況如圖乙所示。顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器，電源的電動勢E和內(nèi)阻r不變，且內(nèi)阻值小于R1的阻值。當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，關(guān)于流過電流表A的電流I、報警器兩端的電壓U、電源的輸出功率P的變化情況，下列判斷正確的是（　?。〢.I變大，P變大B.I變小，U變大C.I變小，P變大D.I變大，U變小
解析：當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，R3的阻值變小，總電阻變小，總電流變大，路端電壓變小即報警器兩端的電壓U變小，R1兩端電壓變大，所以R2和R3并聯(lián)部分電壓變小，所以電流表示數(shù)變小，由于內(nèi)阻r小于R1的阻值即電源內(nèi)阻一定小于外電路總電阻，當(dāng)R3減小時，外電阻與內(nèi)阻越接近，電源的輸出功率越大，故C正確。
2.［多選］如圖所示，R是光敏電阻，當(dāng)它受到的光照強度增大時（　　）A.燈泡L變暗B.光敏電阻R上的電壓增大C.電壓表V的讀數(shù)減小D.電容器C所帶電荷量增大
3.［多選］下列關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是（　?。〢.應(yīng)變片由導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小C.傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大
【解析】A錯：應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成。B對：當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時，其電阻變大。C錯，D對：傳感器輸出的是上、下兩應(yīng)變片上的電壓差值，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也增大。
4.［多選］如圖所示是霍爾元件的示意圖，一塊通電的銅板放在磁場中，板前后面垂直于磁場，板內(nèi)通有如圖所示方向的電流，a、b是銅板上、下邊緣的兩點，則（　　）A.電勢φa>φbB.電勢φb>φaC.電流增大時，|φa-φb|增大D.其他條件不變，將銅板改為NaCl水溶液時，電勢結(jié)果仍然一樣

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2 常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

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