传感器与现代社会章末学案含答案2

章末总结

I一网络构建-

定义:通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息•并将被测量的韭电堂里转换成

电学量的装置

组成:敏感元件、转换电路

，物理型传感器

传感器与现代社会V

分类：化学型传感器：技检测量的不同划分

I生物型传感器

应用：温度传感器、力传感器、磁传感器、红外测温仪、数码相机和摄像机、酒精浓度测试仪

研究热敏电阻的温度特性曲线

题型探究重点难点各个击破

一、常见敏感元件的特点及应用

1.光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大.

2.热敏电阻；热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种.正温度系数的热敏电阻的阻值随温

度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小.

3.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量.

【例11如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中及为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感

器，电流表为值班室的显示器，如b之间接报警器.当传感器/?2所在处出现火情时，显示器的电流人报

警器两端的电压U的变化情况是（）

A.I变大，U变大B.I变大，U变小

C.I变小，U变大D.I变小，U变小

答案D

解析&所在处出现火情时，温度升高，则&的阻值减小.&I-R.If/十tfUiffSIf/l,故显

示器的电流/变小，由〃=£:一/千「，/千变大，知U变小，故选项D正确.

针对训练如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R为光敏电阻，R2为定值电

阻，4、B接监控装置.则（）

图2

①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，4、B之间电压降低③

当仅增大R2的阻值时，可增大4、8之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压

A.①③B.①④C.②③D.②④

答案C

解析R是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，修的阻值变大，回路中的也流

/减小，A、B间的电压U=/&减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U=E-/(R+r),当仅

增大&的阻值时，电路中的电流减小，4、B间的电压U增大，故③正确：当仅减小&的阻值时，电路

中的电流增大，A、8间的电压U减小，故④错误，故应选C.

二、传感器的应用

1.传感器的应用

传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用.

(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量.

(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构.

⑶“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.

2.传感器电路问题的设计思路

处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：

(1)传感器所在的信息采集部分；

(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；

(3)执行电路.

19\21(多选)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钢等半导体材料

制成的电阻器，其电阻率p随温度，的变化关系如图3所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温

双重功能.以下判断正确的是()

A.通电后，其电功率先增大后减小

B.通电后，其电功率先减小后增大

C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在h不变

D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在九和介之间的某一值不变

答案AD

解析当电热灭蚊器温度由。升到力的过程中，电阻器的电阻率p随温度的升高而减小，其电阻R随之减

小，由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变，电热灭蚊器的电功率「随之增大，当/=n时，电功率P

达到最大.当温度由。升高到攵的过程中，〃增大，R增大,。减小.而温度越高，其与外界环境温度的差别

也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P'也就越大.因此在这之间的某一温度内会有尸=P3=

02/4

P,,即电功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当fV，3,P>P：使温度自动升高到“；当r>/3,

P<P',使温度自动降为白，实现自动保温.

【例31传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量（如

温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量），例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的

热敏电阻，某热敏电阻所阻值随温度变化的图线如图4甲所示，图乙是由该热敏电阻舟作为传感器制作

的简单自动报警器线路图.问：

图4

（1）为了使温度过高时报警器铃响，c应接在（填或"b”）处.

（2）若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片尸向移动（填“左”或“右”）.

（3）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片F都不能使报警器工作，且电

路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能正常工作的原因可能是

答案（1）。（2）左（3）电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大

解析热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，

与a接触，故c应接在。处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，滑动变阻器的滑片应左

移.

达标检测当堂检测巩固反馈

1.（传感器的应用）如图5所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时,

出现的情况是（）

A.Li灯亮B.L2灯亮

C.LK上两灯同时亮DL、D两灯都不亮

答案B

解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达金属块B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁

场，用当于一个磁铁，对与弹簧相连的华铁产生吸引作用，使之向下移动，这样小电路被接通.

2.（传感器的应用）一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小（认为是零），今用

一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并

放入水中，如图6所示，图中凡为热敏电阻，&为电阻丝.请简述其工作原理.

图6

答案见解析

解析开始水温较低时，R阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100C左右时，R阻值变得很

小，&被短路，将停止加热；当温度降低到80℃时，描阻值又变得很大，/?2又开始加热.这样就可达到保

温的效果.

3.（传感器的应用）用如图7所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时

电铃报警，可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生电源（两个）、继电器、滑动变阻器、

开关、导线.

图7

答案如图所示

解析将热敏电阻、学生电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的。、b瑞；将学生电