实验十六 传感器的简单应用 第一关：基础关展望高考
基 础 知 识 (一)实验目的
了解传感器的简单应用. (二)实验原理
传感器是将它感受到的物理量(如力\\,热\\,光\\,声等)转换成便于测量的量(一般是电学量).其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号.例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号,热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号,转换后的信号经过电子电路的处理就可以达到方便检测\\,自动控制\\,遥控等各种目的了.
(三)实验器材
热敏电阻、多用电表、温度计、水杯、铁架台、光敏电阻、小灯泡(或门铃)、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线若干.
(四)实验步骤 1.热敏特性实验
按如图所示将一热敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与热敏电阻两端相连.将热敏电阻放入有少量冷水并插有温度计的烧杯中,在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示热敏电阻的阻值;再分几次向烧杯中倒入开水,观察不同温度下热敏电阻的阻值,看看这个热敏电阻的阻值是如何随温度变化的.
2.光敏特性实验
按如图所示将一光敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻两端相连.在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示光敏电阻的阻值;将手张开放在光敏电阻上方,挡住部分光线,观察表盘所示光敏电阻的阻值;上下移动手掌,观察表盘所示光敏电阻的阻值,总结一下光敏电阻的阻值随光线发生怎样的变化.
3.光电计数的基本原理
下图是利用光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,供给信号处理系统的电压变高,这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理,就会自动将其转化相应的数字,实现自动计数的功能.
4.简单温度自动控制实验
请同学们自己设计一个由热敏电阻作为传感器的简单自动控制实验,可供选择的仪器如下:
热敏电阻\\,小灯泡(或门铃)\\,学生用电源\\,继电器\\,滑动变阻器\\,开关\\,导线. 第二关：技法关解读高考 解 题 技 法 一、实验注意事项 技法讲解
1.在做热敏特性实验时，加开水后要等一会儿再测量其阻值，以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温.
2.光电计数器是比较精密的仪器,使用过程中要轻拿轻放,严格按操作要求进行. 3.热敏电阻\\,烧杯\\,温度计易破损,实验时务必小心.
4.温度自动报警器\\,光电计数器\\,小灯泡所需电压都很小(小于6 V),切勿超电压使用. 典例剖析
典例在热敏特性实验中,按照图的方式,将热敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关
置于___________.为使热敏电阻的工作温度得到控制,便于观察在不同温度下的阻值大小应_______________向烧杯中倒入开水.
解析：测量电阻选用欧姆挡，为保证温度的变化，应分几次倒开水. 答案：欧姆挡分几次 第三关：训练关笑对高考 随 堂 训 练
1.在如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与D相距不变，下列说法正确的是（）
解析：触头P左移，使其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果.
答案：A
2.如图所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（）
①当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 ②当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 ③信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 ④信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
Ａ.①③ Ｂ.①④ Ｃ.②③ Ｄ.②④
解析：当光照射到光敏电阻R1时，R1电阻减小，电路中电流增大，R2两端电压升高，①、③选项正确.
答案：A
3.如图所示为小型继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱，继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求,其工作方式是（）
解析：只有A、B接信号电压，产生的变化电流通过线圈，在铁芯上产生变化的磁极对铁片P产生力的作用，才能达到自动控制的要求，所以①、②选项正确.
答案：A
4.在一些机场、车站、饭店的洗手间通常都装有自动热风干手器.人们洗手后将湿手靠近干手器，机内传感器发出感应信号，使干手器工作吹出“热风”，将湿手烘干(如图所示）.自动热风干手器之所以能实现这种自动控制，主要是由于湿手靠近它时()
A.改变了传感器附近的湿度 B.改变了传感器附近的温度 C.改变了传感器的电容
D.改变了传感器的电阻 答案：C
5.温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成.电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的.电熨斗装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断，其结构如图所示.下列说法正确的是()
A.常温下，上、下触点应是接触的
B.熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物时，需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝
C.常温下，上、下触点应是分离的 D.温度过高时，上、下触点应是接触的
解析：常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属片膨胀大，下部金属片膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，从而起到自动控制温度的作用，所以A正确，C、D错；熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制不同温度的目的，B正确.
答案：AB
6.传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以至家庭生活等多种领域.如图所示为三种电容式传感器，图甲是测定液面高度h的传 感器，液面高度h发生变化时将引起电容C的变化；图乙是测定压力F的传感器，压力F发生变化时将引起电容C的变化；图丙是测定角度θ的传感器，角度θ发生变化时将引起电容C的变化.其中，图____________（填“甲”、“乙”或“丙”）所示的传感器是通过改变电容器两极间的距离d而引起电容C变化的.