5.2 常见传感器的工作原理 学案word版含答案

第2节　常见传感器的工作原理
学案
学习目标：
1.认识光敏电阻和热敏电阻这两种敏感元件,知道其特性。
2.了解光电传感器和温度传感器的工作原理。
基础知识：
光电传感器原理
(1)光电传感器是一种能够感受光信号,并按照一定规律将其转换成电信号的装置。?
(2)光电传感器采用的敏感元件是光敏电阻。
(3)光敏电阻的特性：光敏电阻器是用金属硫化物等半导体材料制成的。光敏电阻的电阻率随光照强度的增强而减小。
二.探究温度传感器的原理
(1)温度传感器是一种将温度变化转化为电学量变化的装置。常见的温度传感器有热敏电阻和热电偶等。
(2)热敏电阻的特性热敏电阻是利用半导体材料制成的,电阻率会随温度的变化而变化。NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大。
重难点理解：
光敏电阻的特性
(1)光敏电阻的阻值随光照强度的减弱而增大。
(2)当光敏电阻在有光照射时,蜂鸣器发声,无光照射时蜂鸣器不发声,这说明蜂鸣器在有光照射时接通。光敏电阻在光照较强时电阻较小,电路中的电流较大。干簧管继电器相当于开关。
二、热敏电阻的特性
（1）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度交差。
（2）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量。
典例1、.计算机光驱的主要部分是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时,激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息。图示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是(　　)。
A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压
B.当有光照射R2时,信号处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A　【解析】当P向左移时,滑动变阻器电阻减小,通过二极管的电流变大,发光变强,光敏电阻阻值减小,灯泡中电流变大。
典例2、某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材直流恒流电(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在图甲的实物图上连线。
(2)实验的主要步骤
①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电,调节并记录电输出的电流值。
②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,　　　　　　　　,断开开关。?
③重复第②步操作若干次,测得多组数据。
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图乙的R-t关系图象,请根据图象写出该热敏电阻的R-t关系式R=　　　　+　　　　t(Ω)。(保留三位有效数字)?
【解析】(1)如图所示
(2)记录温度升高后的温度计的读数和对应此时电压表的读数
(3)100　0.400
据R=就可解出不同温度下热敏电阻的阻值,并利用图线得出图象的斜率。在图象上取两点,当t1=10
℃时,R1=104
Ω,当t2=60
℃时,R2=124
Ω,R-t图象的斜率为=0.4;将图线延长,交于原点,说明t=0
℃时的电阻为100
Ω,故R-t关系式为R=100+0.400t(Ω)。
巩固练习：
1.关于光敏电阻,下列说法正确的是(　　)。
A.受到光照越强,电阻越小
B.受到光照越弱,电阻越小
C.它的电阻与光照无关
D.以上说法都不正确
2.现有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图所示的电路中的A、B两点间后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法正确的是(　)
A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表的示数变化较大的,元件一定是热敏电阻
B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表的示数不变化的,元件一定是定值电阻
C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表的示数变化较大的,元件一定是光敏电阻
D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表的示数相同的,元件一定是定值电阻
3.利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传递带上工件的输送情况。图甲为某工厂成品包装车间的光传感记录器,光传感器B能接收到发光元件A发出的光。每当工件挡住A发出的光时,光传感器就输出一个电信号,并在屏幕上显示出电信号与时间的关系,如图乙所示。若传送带始终匀速运动,每两个工件间的距离为0.1
m,则下述说法正确的是(　　)。
A.传送带运动的速度是0.1
m/s
B.传送带运动的速度是0.2
m/s
C.该传送带每小时输送3600个工件
D.该传送带每小时输送7200个工件
4.据统计由于用电不慎导致的火灾占火灾比例的比重很大,但如果能利用电路安装防火报警装置及时发现“火情”,提早报警,是防止火灾发生,保证家庭成员生命安全的重要措施。图甲是一火警报警电路的示意图。其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器,这种半导体热敏材料的电阻随温度变化的情况如图乙所示。显示器为电路中的电流表,电两极之间接一报警器。电的电动势E和内阻r不变,且内阻值小于外电路的阻值,当传感器R3所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U、电的输出功率P变化情况是(　　)。
A.I变大,P变大　　　B.I变小,U变小
C.I变小,P变大
D.I变大,U变小
参考答案：
1.A　2.AC　3.BD　4.BC