知識點(diǎn)一　生活中的傳感器電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)機(jī)、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家用電器，幾乎都要用到溫度傳感器；自動門、家電遙控器、生命探測器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等，均使用了紅外線傳感器；另外還有照相機(jī)中的光敏傳感器、家用便攜式電子秤的壓力傳感器等.知識點(diǎn)二　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器無人管理的自動灌溉系統(tǒng)利用了濕度傳感器；自動化溫室種植中，溫室的自動控溫就是在溫度傳感器的幫助下實(shí)現(xiàn)的；現(xiàn)代糧庫采用了濕度傳感器和溫度傳感器.
知識點(diǎn)三　工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器生產(chǎn)安全中，如將一種埋入式光纖傳感器安置在大橋或水壩中，隨時(shí)可以監(jiān)測大橋或水壩的裂痕等安全隱患；在自動控制系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床中的位移測量裝置就是利用高精度位移傳感器（如光柵傳感器）進(jìn)行位移測量，從而實(shí)現(xiàn)對零部件的精密加工.知識點(diǎn)四　航天航空中的傳感器在運(yùn)輸火箭、載人飛船中，應(yīng)用傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用；對宇航員各種生理狀況的測量有生理傳感器，如測量血壓、心電圖、體溫等.
小試身手1.（多選）下列關(guān)于光傳感火災(zāi)報(bào)警器的說法中正確的是（　?。〢.發(fā)光二極管、光電三極管都是由半導(dǎo)體材料制成的B.光電三極管與光敏電阻一樣都是光敏感元件，都是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號C.發(fā)光二極管發(fā)出的是脈沖微光D.如果把擋板撤去，火災(zāi)報(bào)警器照樣工作
解析：發(fā)光二極管工作時(shí)是持續(xù)發(fā)光的，擋板撤去，光始終照到光電三極管上，始終發(fā)出警報(bào)，和有無火災(zāi)無關(guān).
2.（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)變片是由導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，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，輸出的電壓值也越大
解析：應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，故選項(xiàng)A錯誤；當(dāng)應(yīng)變片拉伸時(shí)，其電阻變大，選項(xiàng)B正確；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，輸出的電壓差值越大，故選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確.
探究一　傳感器問題的分析方法1.分析思路.物理傳感器是將所感受的物理量（如力、熱、光等）轉(zhuǎn)換為便于測量的電學(xué)量的器件.我們可以把傳感器的應(yīng)用過程分為三個步驟：（1）信息采集；（2）信息加工、放大、傳輸；（3）利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作.
2.分析傳感器應(yīng)注意的四點(diǎn)問題：（1）檢測量分析：要明確傳感器所檢測的量，如力、熱、光、磁、聲等.（2）敏感元件分析：明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號及輸出信號，以及輸入信號與輸出信號間的變化規(guī)律.（3）電路結(jié)構(gòu)分析：認(rèn)真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu)，在熟悉常用電子元件工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析電路輸出信號與輸入信號間的規(guī)律.（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析：傳感器的應(yīng)用，不僅包含非電學(xué)量如何向電學(xué)量轉(zhuǎn)換的過程，還包含根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作的過程.
①以力傳感器為例：傳感器感受力的信息（如大小、方向是否變化等）后轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電阻等電學(xué)量，然后經(jīng)過放大，傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行某種操作（如借助繼電器控制電路通斷，借助儀表進(jìn)行顯示等）.②以光傳感器為例：光傳感器感受光的信息（如光的強(qiáng)弱、顏色等），通過敏感元件（如光敏電阻、光電池等）將光的信息轉(zhuǎn)換為電阻、電流等電學(xué)量，然后經(jīng)過放大，傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)后執(zhí)行某種操作.
【典例1】　下圖是一個報(bào)警器的裝置的邏輯電路圖.RT是一個熱敏電阻，低溫時(shí)電阻值很大，高溫時(shí)電阻值很小，R是一個阻值較小的分壓電阻，A為斯密特觸發(fā)器輸入端.
（1）為什么在高溫時(shí)電鈴會響起？（2）為了提高電路的靈敏度，即將報(bào)警溫度調(diào)得低些，那么R的值應(yīng)該大一些還是小一些.
解析：（1）熱敏電阻的溫度上升，RT變小，A端的電壓低到某一值時(shí)，Y端會由低電平跳到高電平，加在電鈴兩端的電壓變大，電鈴響起.（2）若R的值大，由于它的分壓作用.使RT兩端的電壓不太高，則外界溫度不太高時(shí)，就能使PX之間電壓降到低電壓輸入，而當(dāng)A端的電壓降低到某一值時(shí)，Y端會由低電平跳到高電平，加在電鈴兩端的電壓變大，電鈴響起.
1.如圖甲所示是一火警報(bào)警裝置的一部分電路，其中R2是半導(dǎo)體熱敏電阻（傳感器），它的電阻R隨溫度t變化關(guān)系如圖乙所示，該電路的輸出端a、b接報(bào)警器，當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，通過電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比（　　）
A.I變大，U變大B.I變小，U變小C.I變小，U變大D.I變大，U變小
解析：當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，即R2的阻值減小，故外電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓、R4兩端的電壓均增大，故a、b兩端電壓減小；并聯(lián)電路的電壓減小、通過R3的電流減小，而總電流增大，所以R2上通過的電流增大，故D選項(xiàng)正確.
2.如圖所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈，P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱.電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求.其工作方式是（　?。〢.A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián)B.A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián)C.C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián)D.C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián)
解析：由題圖可知A、B與電磁繼電器線圈相連，所以A、B應(yīng)接信號電壓，控制電磁繼電器工作，從而使C、D所在電路接通或斷開，進(jìn)而起到控制作用，應(yīng)與被控電路串聯(lián)，所以選項(xiàng)A正確.
3.傳感器在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度傳感器（實(shí)質(zhì)是自動開關(guān)）是其中的一種.某一食品消毒柜就是利用溫度傳感器來自動控制電路的.常溫下，該溫度傳感器是閉合的；當(dāng)溫度達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，傳感器自動斷開，從而切斷整個電路.下列關(guān)于該消毒柜的幾種電路圖中（圖中S為電源開關(guān)），連接正確的是（　?。?br/>解析：圖中溫度傳感器和消毒柜串聯(lián)，傳感器閉合時(shí)，消毒柜工作，傳感器斷開時(shí)，消毒柜停止工作，符合題意.
探究二　傳感器的實(shí)際應(yīng)用1.電熨斗.（1）構(gòu)造（如圖所示）.
（2）敏感元件：雙金屬片.（3）工作原理：溫度變化時(shí)，由于雙金屬片上層金屬與下層金屬的受熱膨脹系數(shù)不同，雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷.
2.電飯鍋.（1）構(gòu)造（如圖所示）.
（2）敏感元件：感溫鐵氧體.（3）工作原理.①居里溫度：感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性，溫度上升到約103 ℃時(shí)，失去鐵磁性，這一溫度稱為該材料的“居里溫度”.②自動斷電原理：用手按下開關(guān)通電加熱，開始煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)加熱溫度達(dá)到103 ℃時(shí)，鐵氧體失去磁性，與永久磁鐵失去吸引力，被彈簧片彈開，從而推動杠桿使觸點(diǎn)開關(guān)斷開.
3.力傳感器的應(yīng)用——電子秤.（1）組成：由金屬梁和應(yīng)變片組成.（2）工作原理：①如圖所示，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，下表面的電阻變小.F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大.②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.外力越大，輸出的電壓差值也就越大，由電壓差值的大小，即可得到外力F的大小.
4.光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器.（1）組成及敏感元件：由帶孔的罩子、發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板組成，敏感元件為光電三極管.（2）工作原理：
【典例2】?。ǘ噙x）為了鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計(jì)了一個電子拉力計(jì)，如圖所示是原理圖.輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì)），彈簧勁度系數(shù)為100 N/cm.定值電阻R0＝5 Ω，ab是一根長為5 cm的均勻電阻絲，阻值R1＝25 Ω，電源輸出電壓恒為U＝3 V，理想電流表的量程為0～0.6 A.當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P處于a端.下列關(guān)于這個電路的說法正確的是（不計(jì)電源內(nèi)阻） （　?。〢.小明在電路中連入R0的目的是保護(hù)電路B.當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1 AC.當(dāng)拉力為400 N時(shí)，電流表指針指在0.3 A處D.當(dāng)拉力為400 N時(shí)，電流表指針指在0.5 A處
4.（多選）如圖是電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖，如果感溫磁體的“居里溫度”為103 ℃時(shí)，下列說法正確的是（　　）
A.常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性B.當(dāng)溫度超過103 ℃時(shí)，感溫磁體的磁性較強(qiáng)C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會超過103 ℃，這時(shí)開關(guān)按鈕會跳起D.常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度就不可能達(dá)到103 ℃，開關(guān)按鈕就不會自動跳起
5.（多選）壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小，某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0，電梯在不同的運(yùn)動過程中，電流表的示數(shù)分別如下圖甲、乙、丙、丁所示，下列判斷正確的是 （　?。?br/>A.圖甲表示電梯可能做勻速直線運(yùn)動B.圖乙表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動C.圖丙表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動D.圖丁表示電梯可能做勻減速下降運(yùn)動
解析：甲圖中電流表示數(shù)和靜止時(shí)相等，故可能做勻速直線運(yùn)動，選項(xiàng)A正確；乙圖中電流表示數(shù)為2I0，且保持不變，故壓敏電阻所受壓力增大，電阻變小，物體超重，電梯可能勻加速上升，選項(xiàng)B正確；丙、丁圖中是電流表的示數(shù)隨時(shí)間變化，故電梯的加速度是變化的，不可能是勻加速或勻減速，選項(xiàng)C、D錯誤.

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第二節(jié) 傳感器的應(yīng)用

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