【2014考綱解讀】

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1、【2014考綱解讀】1.能識(shí)別各類傳感器2.了解傳感器的工作原理【重點(diǎn)知識(shí)梳理】一、傳感器的含義：傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成，通過(guò)敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。電學(xué)量非電物理→敏感元件→轉(zhuǎn)換器件→轉(zhuǎn)換電路→量常見(jiàn)的傳感器有：光學(xué)傳感器、熱學(xué)傳感器、加速度傳感器、力傳感器、氣敏傳感器、

2、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。二、常見(jiàn)的傳感器元件：（1）光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，即光敏電阻值隨光照增強(qiáng)而減小。光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱。（2）金屬熱電阻金屬熱電阻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。它能把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。（3）熱敏電阻：用半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖－1為某一熱敏電阻－溫度特性曲線。熱敏電阻的靈敏度較好。與熱敏電阻相比，金屬熱電

3、阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差。R0圖－1T（4）電容式位移傳感器能夠把物體的位移這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量。（5）霍爾元件能夠把磁感強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量三、傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用1、力電傳感器力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號(hào)（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)等。2、熱電傳感器（溫度傳感器）熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的升高減?。ń饘贌犭娮璧碾娮杪孰S溫度的升高而增大）的原理制成的

4、,它能用把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。如各種家用電器(空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)等)的溫度控制、火警報(bào)警器、恒溫箱等。3、光電傳感器光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小的。光敏電阻能夠把光強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱。自動(dòng)沖水機(jī)、路燈的控制、鼠標(biāo)器、光電計(jì)數(shù)器、煙霧報(bào)警器等都是利用了光電傳感器的原理。4、磁電傳感器——霍爾元件的應(yīng)用霍爾元件能夠把磁感強(qiáng)度(磁學(xué)量)

5、轉(zhuǎn)換為電壓(電學(xué)量)?；魻栐喝鐖D－2所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個(gè)電極C、D、E、F，就制成為一個(gè)霍爾IB元件。霍爾電壓：U?k其中k為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)，其大小與薄片的材料有關(guān)。一個(gè)霍爾元件的Hd厚度d、比例系數(shù)k為定值，再保持I恒定，則電壓UH的變化就與B成正比，因此，霍爾元件又稱磁敏元件?；魻栃?yīng)的原理：外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛侖茲力，在導(dǎo)體板的一IF側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向的電場(chǎng)；CD橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛侖茲力相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板兩側(cè)會(huì)形成穩(wěn)定的電壓.EBUH設(shè)圖中C

6、D方向長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，則：q?qvBLUH2圖－2根據(jù)電流的微觀解釋I＝nqSv，IB1整理后，得：U?令k?，因?yàn)閚為材料單位體積的帶電粒子個(gè)數(shù)，q為單個(gè)帶電粒子的電HnqdnqIB荷量，它們均為常數(shù)，所以有：U?kHd【高頻考點(diǎn)突破】考點(diǎn)一、電阻傳感器的應(yīng)用【例1】熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件，現(xiàn)用伏安法研究電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4Ω～5Ω.將熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫(huà)出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1

7、Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．(1)在圖(a)中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．(2)根據(jù)電路圖，在圖(b)所示的實(shí)物圖上連線．(3)簡(jiǎn)要寫(xiě)出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟．考點(diǎn)二、力傳感器的應(yīng)用【例2】某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)．如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)，電鍵及導(dǎo)線若干，