1．與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、________、空調(diào)機(jī)、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器．2．紅外傳感器：自動(dòng)門(mén)、______________、生命探測(cè)器、非接觸紅外測(cè)溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等，都用到紅外傳感器．3．照相機(jī)中的________傳感器和家用便攜式電子秤的________傳感器等．
日常生活中的傳感器是一個(gè)大家族，也是我們的好朋友，假如沒(méi)有這些傳感器，將會(huì)給我們的生活帶來(lái)諸多不便，請(qǐng)觀察和思考一下，在生活中有哪些傳感器？【答案】電冰箱、電熨斗、空調(diào)機(jī)中要用到溫度傳感器；自動(dòng)門(mén)、家電遙控器、防盜報(bào)警器中要用到紅外線(xiàn)傳感器．
1．無(wú)人管理的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)利用了________傳感器．2．自動(dòng)化溫室種植中，溫室的自動(dòng)控溫就是在________傳感器的幫助下實(shí)現(xiàn)的．3．現(xiàn)代糧庫(kù)采用了______傳感器和________傳感器．
現(xiàn)代生活中，人們?cè)絹?lái)越離不開(kāi)手機(jī)，為通信而創(chuàng)造的智能手機(jī)，越來(lái)越智能化，手機(jī)上裝有多種傳感器．當(dāng)人們接通電話(huà)，將手機(jī)放在耳邊時(shí)，原本亮著的屏幕會(huì)熄滅，這是由于屏幕上方安裝了什么傳感器？【答案】當(dāng)人們接通電話(huà)，將手機(jī)放在耳邊時(shí)，距離傳感器發(fā)出的超聲波遇到物體后反射回傳感器，傳感器收到信號(hào)后自動(dòng)計(jì)算出物體與傳感器的距離，當(dāng)小于系統(tǒng)設(shè)置的臨界點(diǎn)時(shí)，原本亮著的屏幕會(huì)熄滅，安裝了距離傳感器．
1．生產(chǎn)安全中，如將一種埋入式________傳感器安置在大橋或水壩中，隨時(shí)可以監(jiān)控大橋或水壩的裂痕等安全隱患．2．在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床中的位移測(cè)量裝置就是利用高精度________傳感器(如光柵傳感器)進(jìn)行位移測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的精密加工．
雙金屬片測(cè)溫是利用了物質(zhì)的什么性質(zhì)？【答案】雙金屬片測(cè)溫是利用物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)．
飛機(jī)保持一定飛行高度，當(dāng)飛機(jī)高度變化時(shí)，大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)自動(dòng)發(fā)出與給定高度的差值信號(hào)，并通過(guò)自動(dòng)駕駛儀操縱升降舵，使飛機(jī)恢復(fù)給定高度；在運(yùn)載火箭、載人飛船中，應(yīng)用了傳感器供________和________系統(tǒng)使用；對(duì)宇航員的各種生理狀態(tài)的測(cè)量有________傳感器，如測(cè)量血壓、心電圖、體溫等．
請(qǐng)舉出幾個(gè)例子說(shuō)明光傳感器的用途．【答案】紫外光敏電阻器主要用于探測(cè)紫外線(xiàn)強(qiáng)度；紅外光敏電阻器則廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)；可見(jiàn)光光敏電阻器主要用于各種光電控制系統(tǒng)；光敏晶體管傳感器廣泛用于各種檢測(cè)技術(shù)．
當(dāng)某地出現(xiàn)疫情時(shí)，在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等交通出入口，使用紅外線(xiàn)熱像儀，通過(guò)紅外線(xiàn)遙感，可檢測(cè)出經(jīng)過(guò)它時(shí)的發(fā)熱病人，從而可以有效控制疫情的傳播．關(guān)于紅外線(xiàn)熱像儀，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．選擇紅外線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，主要是因?yàn)榧t外線(xiàn)具有熒光效應(yīng)B．紅外線(xiàn)熱像儀通過(guò)發(fā)射紅外線(xiàn)照射人體來(lái)檢測(cè)C．紅外線(xiàn)熱像儀同時(shí)還具有殺菌作用D．一切物體都能發(fā)射紅外線(xiàn)，而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線(xiàn)的頻率和強(qiáng)度不同
【答案】D【解析】紅外線(xiàn)熱像儀是根據(jù)物體發(fā)射的紅外線(xiàn)的頻率和強(qiáng)度不同而工作的，故D正確．
1．傳感器的應(yīng)用步驟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(cè)量的電學(xué)量的器件．我們可以把傳感器的應(yīng)用過(guò)程分為三個(gè)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．分析傳感器問(wèn)題要注意四點(diǎn)(1)感受量分析：要明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等．(2)輸出信號(hào)分析：明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號(hào)及輸出信號(hào)，以及輸入信號(hào)與輸出信號(hào)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(hào)與輸入信號(hào)間的規(guī)律．(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作分析：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(guò)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(guò)程．
例1　如圖所示，圖中1是彈簧，2是銜鐵，3是觸點(diǎn)，4是電磁鐵，5是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，6是滑動(dòng)變阻器，7是電鈴，它們組成一種溫度自動(dòng)報(bào)警電路，試說(shuō)明這種簡(jiǎn)單溫度自動(dòng)報(bào)警電路的工作原理．
【答案】當(dāng)熱敏電阻溫度升高到一定值時(shí)，電磁鐵電路中的電流增大，電磁鐵吸引銜鐵使電鈴電路閉合，電鈴響并報(bào)警；當(dāng)溫度下降后，電阻增大，電流減小，電磁鐵磁性減弱，銜鐵被彈簧拉起，電鈴電路斷開(kāi)，電鈴不發(fā)聲．
變式1　小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無(wú)法自動(dòng)控制．經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒(méi)有故障．參照原理圖，下列對(duì)故障判斷正確的是(　　)A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B．只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C．熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D．可能是加熱器出現(xiàn)故障
【答案】C【解析】由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會(huì)向控制器傳遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，C正確，A、B錯(cuò)誤；若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會(huì)使溫度持續(xù)升高，D錯(cuò)誤．
對(duì)于含有敏感元件的傳感器，要明確使用了哪種敏感元件，根據(jù)敏感元件的原理，確定外界因素發(fā)生變化時(shí)，敏感元件將如何變化，又將會(huì)引起相應(yīng)的電學(xué)量如何變化，根據(jù)電學(xué)量的變化作出相應(yīng)的判斷． 有關(guān)熱敏電阻的傳感器應(yīng)用問(wèn)題，實(shí)際上是電路中的電阻計(jì)算問(wèn)題和阻值變化問(wèn)題，基本方法是根據(jù)歐姆定律確定電阻，再找電阻和溫度的關(guān)系，或先根據(jù)溫度確定電阻，再求解其他物理量．
1．電容器的電容取決于極板間的正對(duì)面積S、極板間距d、極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素．如果某個(gè)物理量(如角度θ、位移x、深度H等)的變化引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，通過(guò)電容的變化就可以確定上述物理量的變化，這種電容器稱(chēng)為電容式傳感器．
3．力學(xué)傳感器的分析方法(1)分析清楚力學(xué)傳感器的工作原理，明確裝置是如何將力這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量是解決該類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵．(2)涉及電路計(jì)算時(shí)，注意歐姆定律及分壓原理的應(yīng)用．
例2　(多選)下圖是某電子秤的原理圖，人只要站在踏板上，儀表G就能顯示人的體重，踏板下面的傳感器R實(shí)質(zhì)是一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻，顯示體重的儀表G實(shí)質(zhì)是理想電流表，如果不計(jì)踏板的質(zhì)量，電阻R隨人的體重G變化的函數(shù)關(guān)系式為R＝a－kG(a、k是常量，G和R的單位分別是N和Ω)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．傳感器R是一個(gè)力電傳感器B．閉合電路測(cè)量時(shí)，電路中的電流隨人的體重均勻變化C．該秤零刻度線(xiàn)(即踏板空載時(shí)的刻度線(xiàn))應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤(pán)的零刻度處D．如果要擴(kuò)大電子秤的量程，滑動(dòng)變阻器R′接入電路中的電阻應(yīng)調(diào)大【答案】AD
變式2　下圖是智能稱(chēng)重地磅，使用它方便快捷、計(jì)量精度高、反應(yīng)速度靈敏、移動(dòng)方便，這種地磅安裝了應(yīng)變式力傳感器．下列關(guān)于應(yīng)變式力傳感器的說(shuō)法不正確的是(　　)A．應(yīng)變片是由半導(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，輸出的電壓差值也越大
【答案】C【解析】應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，A正確；當(dāng)應(yīng)變片拉伸時(shí)，其電阻變大，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，輸出的電壓差值也就越大，C錯(cuò)誤，D正確．
1．生活中的傳感器(1)與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器．(2)紅外傳感器：自動(dòng)門(mén)、家電遙控器、生命探測(cè)器、非接觸紅外測(cè)溫儀以及防盜、防火報(bào)警器等．(3)照相機(jī)中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器等．
2．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)濕度傳感器：判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況，自動(dòng)供水或停水．(2)溫度傳感器和濕度傳感器：可對(duì)上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測(cè)．由于有了十分先進(jìn)可靠的測(cè)試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象．3．工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)生產(chǎn)的自動(dòng)化和半自動(dòng)化．用機(jī)器人、自動(dòng)化小車(chē)、自動(dòng)機(jī)床、各種自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工作．各種傳感器使生產(chǎn)的自動(dòng)運(yùn)行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等．
(2)在數(shù)控機(jī)床中的位移測(cè)量裝置，就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的精密加工．4．飛向太空的傳感器在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用得較早，也應(yīng)用得較多，在運(yùn)載火箭、載人飛船中，都應(yīng)用了大量的傳感器供遙測(cè)和遙控系統(tǒng)使用．這些傳感器對(duì)控制航天器的姿態(tài)、接收和發(fā)送信息、收集太空數(shù)據(jù)等都有重要作用．在載人飛船中還使用一類(lèi)測(cè)量航天員各種生理狀況的生理傳感器，如測(cè)量血壓、心電圖、體溫等．
例3　如圖所示，甲為在溫度為10 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，箱內(nèi)的電阻R1＝20 kΩ、R2＝10 kΩ、R3＝40 kΩ，RT為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線(xiàn)如圖乙所示，
a、b端電壓Uab≤0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S閉合，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度升高；當(dāng)a、b端電壓Uab＞0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在(　　)A．10 ℃　B．20 ℃　C．35 ℃　D．45 ℃【答案】C
1．(多選)下列關(guān)于光傳感火災(zāi)報(bào)警器的說(shuō)法中正確的是(　　)A．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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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【答案】AB【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(wú)火災(zāi)無(wú)關(guān)．
2．用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過(guò)程，實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程，下列屬于這類(lèi)傳感器的是(　　)A．紅外報(bào)警裝置B．走廊照明燈的聲控開(kāi)關(guān)C．自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器
【答案】A【解析】紅外報(bào)警器是當(dāng)有人或物通過(guò)時(shí)，將紅外線(xiàn)遮住從而使得光信號(hào)被遮住，光電效應(yīng)裝置無(wú)電流通過(guò)，紅外報(bào)警器則通過(guò)另外的裝置聯(lián)系一定的動(dòng)作，是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程，A正確；而B(niǎo)是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程；C是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程；D是將溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程．
3．(多選)家用電熱滅蚊器電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等導(dǎo)體材料組成的電阻器，其電阻率ρ與溫度t的關(guān)系如圖所示．由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能，若電熱滅蚊器環(huán)境溫度低于t1，以下判斷正確的是(　　)A．通電后，其電功率先增大后減小B．通電后，其電功率先減小后增大C．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1或t2不變D．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1～t2間的某一值不變
【答案】AD【解析】從題圖線(xiàn)上可以看出，如果通電前PTC的溫度t＜t1，通電后由于發(fā)熱的緣故，溫度升高致使電阻率減小，發(fā)熱功率將進(jìn)一步增大，形成正反饋效應(yīng)，致使溫度大于t1，隨著溫度的升高，電阻率也增大，功率將減小，形成負(fù)反饋效應(yīng)，發(fā)熱功率的減小制約了溫度的進(jìn)一步升高．從以上分析可知，t＜t1時(shí)，溫度會(huì)升高；t1>t＞t2時(shí)，溫度會(huì)降低．故溫控點(diǎn)在t1～t2，即溫度保持在t1～t2間的某一值．故A、D正確．
4．(多選)電容式話(huà)筒含有電容式傳感器，如圖所示．導(dǎo)電性振動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成一個(gè)電容器，當(dāng)振動(dòng)膜片在聲壓的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．當(dāng)振動(dòng)膜片向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．電容器電容增大B．電容器所帶電荷量減小C．電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)增大D．電阻R上電流方向自左向右
5．傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、速度、壓力、角度等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)物理量(如電壓、電流、電量等)的一種元件．如圖所示中的甲、乙、丙、丁是四種常見(jiàn)的電容式傳感器，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．甲圖中兩極間的電量不變，若電壓減小，可判斷出h變小B．乙圖中兩極間的電量不變，若電壓增大，可判斷出θ變小C．丙圖中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的負(fù)極，則x變小D．丁圖中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的正極，則F變大【答案】D

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第二節(jié) 傳感器的應(yīng)用

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