傳感器的原理及應(yīng)用

1、精品文檔 傳感器的原理及應(yīng)用 傳感器的原理及應(yīng)用 要點(diǎn)一傳感器的工作原理 即學(xué)即用 1.半導(dǎo)體中參與導(dǎo)電的電流載體稱(chēng)為載流子.N型半導(dǎo)體的載流子是帶負(fù)電的電子,P型半 導(dǎo)體的載流子是帶正電的“空穴”.一塊厚度為d、高度為l的長(zhǎng)方形半導(dǎo)體樣品,置于 方向如圖所示、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)半導(dǎo)體樣品中通以如圖所示方向、大小為I的恒定電流時(shí), 樣品上、下底面出現(xiàn)恒定電勢(shì)差U,且上表面帶正電、下表面帶負(fù)電.設(shè)半導(dǎo)體樣品中每個(gè)載流子帶電荷量為q,半 導(dǎo)體樣品中載流子的密度（單位體積內(nèi)載流子的個(gè)數(shù)）用n表示,則下列關(guān)于樣品材料類(lèi)型的判斷和其中載流子密 度n的大小,正確的是（） A.是N型半導(dǎo)體B

2、.是P型半導(dǎo)體 c.n=D.n= 答案BD 要點(diǎn)二傳感器的應(yīng)用 即學(xué)即用 2.如圖（1）所示為一測(cè)量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路,電源電壓恒定.電流表內(nèi)阻不計(jì),開(kāi)關(guān)閉合后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變 阻器滑片,使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng),測(cè)得流過(guò)電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線(xiàn)如圖（2）所示,試根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)一 個(gè)路燈的自動(dòng)光控電路. 答案由光敏電阻的特性曲線(xiàn)可以看出,當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí),光敏電阻的阻值減小,流過(guò)光敏電阻的電流增大. 根據(jù)題意設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動(dòng)控制電路如下圖所示. 控制過(guò)程是:當(dāng)有光照時(shí),光電流經(jīng)過(guò)放大器輸出一個(gè)較大的電流,驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸合,使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),路 燈熄滅;當(dāng)無(wú)光照時(shí),光電流減小,放大器輸出

3、電流減小,電磁繼電器釋放銜鐵,使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)閉合,控制路燈電路 接通,路燈開(kāi)始工作. 題型1電路設(shè)計(jì)性問(wèn)題 【例1】現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干.如圖所示,試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路. 要求溫度低于某一溫度時(shí),電爐絲自動(dòng)通電供熱,超過(guò)某一溫度時(shí),又可以自動(dòng)斷電,畫(huà)出電路圖說(shuō)明工作過(guò)程. 答案電路圖如下圖所示 工作過(guò)程：閉合S當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值大,通過(guò)電磁繼電器的電流不能使它工作,接通電爐絲加熱. 當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí),熱敏電阻減小到某值,通過(guò)電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流,斷開(kāi),電爐絲斷電,停止供熱. 當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值,又重復(fù)前述過(guò)程. 題型二結(jié)合傳感器的

4、綜合試題 【例2】用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度,該裝置是在矩形箱子的前、后壁 上各安裝一個(gè)由力敏電阻組合成的壓力傳感器,用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0g的滑塊,滑塊可無(wú)摩擦 滑動(dòng),兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出.現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng) 方向固定在汽車(chē)上,傳感器b在前,傳感器a在后.汽車(chē)靜止時(shí),傳感器a、b的示數(shù)均為10N.（g取10/s2） （1）若傳感器a的示數(shù)為14N,b的示數(shù)為6.0N,求此時(shí)汽車(chē)的加速度大小和方向. （2）當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器a的示數(shù)為零. 答案（1）4/s2向右（2）1

5、0/s2向左 題型3生活物理 【例3】如圖所示為某種電子秤的原理示意圖,AB為一均勻的滑動(dòng)變阻器,阻值為R,長(zhǎng)度為L(zhǎng),兩邊分別有P1、P2兩 個(gè)滑動(dòng)頭,P1可在豎直絕緣光滑的固定桿N上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng),彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),P1剛好指著A端,P1 與托盤(pán)固定相連,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí),該電壓經(jīng)過(guò)放大,通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器后在顯示屏上可顯示物體重力的大小. 已知彈簧的勁度系數(shù)為,托盤(pán)自身質(zhì)量為0,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.求： （1）托盤(pán)尚未放物體時(shí),在托盤(pán)自身重力作用下,P1離A的距離x1. （2）托盤(pán)上放有質(zhì)量為的物體時(shí),P1離A的距離x2. （3）在托盤(pán)上未放物體時(shí)

6、通常先校準(zhǔn)零點(diǎn),其方法是：調(diào)節(jié)P2,使P2離A的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為 零.校準(zhǔn)零點(diǎn)后,將物體放在托盤(pán)上,試推導(dǎo)出物體質(zhì)量與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式. 答案（1）（2）（3）= 1.關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是（） A.所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的 B.金屬材料也可以制成傳感器 c.傳感器主要是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào) D.以上說(shuō)法均不正確 答案B 2.如圖所示,是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器,在導(dǎo)線(xiàn)芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì),放在導(dǎo) 電液體中,導(dǎo)線(xiàn)芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容器的兩極.把這兩極接入外電路,當(dāng)外電路中的電 流變化使電容值增大時(shí),則導(dǎo)電液體的深度h變化

7、為（） A.h增大B.h減小c.h不變D.無(wú)法確定 答案A 3.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)用光敏電阻來(lái)模擬路燈的自動(dòng)夜開(kāi)晝關(guān)的電路.提供的儀器：光敏電阻、小燈泡、電源、繼電器、滑動(dòng) 變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干. 答案電路設(shè)計(jì)如下圖所示.原理簡(jiǎn)述：據(jù)光敏電阻的阻值隨入射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小,當(dāng)白天時(shí),照射光敏電阻的 光強(qiáng)度大,R1阻值減小,電流增大,電磁鐵把銜鐵P吸下使B脫離A,切斷電燈電路,夜晚時(shí)相反. 4.把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開(kāi)關(guān)、電源按如圖甲所示電路連接,制成光電報(bào)警裝置.當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí), 蜂鳴器發(fā)聲,當(dāng)沒(méi)有光照或者光照很弱時(shí),蜂鳴器不發(fā)聲.光敏電阻:光敏電阻受光照后,阻值會(huì)變小.干簧管繼 電器

8、開(kāi)關(guān):由干簧管和繞在干簧管外的線(xiàn)圈組成,如圖乙所示.當(dāng)線(xiàn)圈中有一定的電流時(shí),線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)使密封在 干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化,兩個(gè)簧片在磁力作用下由原來(lái)的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài).當(dāng)線(xiàn)圈中沒(méi)有電流或者電 流很微弱時(shí),磁場(chǎng)消失,簧片在彈力的作用下回復(fù)到分離狀態(tài).試說(shuō)明光電報(bào)警器的工作原理. 答案當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí),光敏電阻阻值減小,電路中電流增大,線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì) 簧片磁化,兩個(gè)簧片由原來(lái)的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài),蜂鳴器電路接通,蜂鳴器發(fā)聲.反之,當(dāng)沒(méi)有光照射或光照很 微弱時(shí),光敏電阻阻值很大,電路中的電流很小,干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片處于分離狀態(tài),連接蜂鳴器的電路斷開(kāi), 蜂鳴

9、器不發(fā)聲. 1.關(guān)于傳感器的作用,下列說(shuō)法正確的有（） A.通常的傳感器可以直接用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制 B.傳感器可以用來(lái)采集信息 c.傳感器可以將感受到的一些信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 D.傳感器可以將所有感受到的信號(hào)都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 答案Bc 2.如圖所示,截面為矩形的金屬導(dǎo)體,放在磁場(chǎng)中,當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時(shí),導(dǎo)體的上下表面的電 勢(shì)關(guān)系為（） A.UUNB.U=UNc.U 答案A 3.如圖所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)（） A.電壓表的示數(shù)增大B.R2中電流減小 c.小燈泡的功率增大D.電路中路端電壓增大 答案ABc 4.唱卡拉o用的話(huà)筒內(nèi)有傳感器.其中有一種是動(dòng)

10、圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小線(xiàn)圈,線(xiàn)圈 處于永磁體的磁場(chǎng)中,當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào).下列說(shuō)法正確的是（） A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 c.膜片振動(dòng)時(shí),穿過(guò)金屬線(xiàn)圈的磁通量不變 D.膜片振動(dòng)時(shí),金屬線(xiàn)圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 答案B 5.（2009晉中質(zhì)檢）互感器是一種特殊的變壓器,借助它,交流電壓表（或電流表）可以間接測(cè)量高電壓和大電流. 如下圖所示為電壓互感器或電流互感器的接線(xiàn)圖,其中正確的是（） 答案A 6.如圖所示為理想變壓器原線(xiàn)圈所接交流電壓的圖象.原、副線(xiàn)圈匝數(shù)比n1n2=101,串聯(lián) 在原線(xiàn)

11、圈電路中電流表的示數(shù)為1A,下列說(shuō)法正確的是（） A.變壓器輸出端所接電壓表的示數(shù)為20V B.變壓器的輸出功率為200W c.變壓器輸出端的交流電頻率為50Hz D.串在變壓器輸出端的電流表示數(shù)為10A 答案c 7.（2009聊城模擬）鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a）所示.電流表的讀數(shù)為1.2A.圖（b）中用同一電纜線(xiàn)繞 了3匝,則（） A.這種電流表能測(cè)直流電流,圖（b）的讀數(shù)為2.4A B.這種電流表能測(cè)交流電流,圖（b）的讀數(shù)為0.4A c.這種電流表能測(cè)交流電流,圖（b）的讀數(shù)為3.6A D.這種電流表既能測(cè)直流電流,又能測(cè)交流電流,圖（b）的讀數(shù)為3.6A 答案c 8.理想變壓器連

12、接電路如圖甲所示,當(dāng)輸入電壓波形如圖乙時(shí),已知原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比為101,安培表讀數(shù)為2A,則（） A.伏特表讀數(shù)282VB.伏特表讀數(shù)28.2V c.輸入功率為56.4WD.輸入功率為40W 答案D 9.如圖甲所示,在變壓器的輸入端串接上一只整流二極管D,在變壓器輸入端加上如圖乙所示的交變電壓u1=U1sint, 設(shè)t=0時(shí)刻為a“+”、b“-”,則副線(xiàn)圈輸出的電壓的波形（設(shè)c端電勢(shì)高于d端電勢(shì)時(shí)的電壓為正）是圖中的（） 答案B 10.如圖是街頭變壓器通過(guò)降壓給用戶(hù)供電的示意圖.變壓器輸入電壓是市電網(wǎng)的電壓,不會(huì)有很大的波動(dòng).輸出電壓 通過(guò)輸電線(xiàn)輸送給用戶(hù),輸電線(xiàn)的電阻用R0表示,變阻器R表

13、示用戶(hù)用電器的總電阻,當(dāng)滑動(dòng)變阻器觸頭P向下移 動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（） A.相當(dāng)于在增加用電器的數(shù)目 B.V1表的示數(shù)隨V2表的示數(shù)的增大而增大 c.A1表的示數(shù)隨A2表的示數(shù)的增大而增大 D.變壓器的輸入功率在增大 答案B 11.為了減少因火電站中煤的燃燒對(duì)大氣的污染而大力發(fā)展水電站.三峽水利工程中某一水力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) 為:水以v1=3/s的速度流入水輪機(jī)后以v2=1/s的速度流出,流出水位比流入水位低10,水流量Q=103/s,水 輪機(jī)效率為75%,發(fā)電機(jī)效率為80%,試問(wèn): （1）發(fā)電機(jī)組的輸出電功率是多少? （2）如果發(fā)電機(jī)輸出的電壓為240V,用戶(hù)所需電壓為220V,輸

14、電線(xiàn)路中能量損失為5%,輸電線(xiàn)電阻為50/3,那么所需升、降壓變壓器的原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比分別是多少? 答案（1）624W （2）4332600026945433 12.如圖所示,小型交流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為E=20V,內(nèi)阻不計(jì),它通過(guò)一個(gè)阻值R=6 的指示燈連接到一個(gè)理想降壓變壓器的輸入端.在變壓器的輸出端并聯(lián)著24盞規(guī) 格都是“6V,0.25W”彩色小燈泡,每只燈泡都正常發(fā)光,導(dǎo)線(xiàn)電阻不計(jì).求: （1）原線(xiàn)圈中的電流. （2）降壓變壓器的初級(jí)、次級(jí)線(xiàn)圈的匝數(shù)比. （3）若只使用18盞彩色小燈泡,通過(guò)計(jì)算說(shuō)明這時(shí)每盞小燈泡的工作狀態(tài)如何.（設(shè)小燈泡的電阻不隨溫度變化） 答案（1）A（2） （3）每盞燈泡的電阻RL=144 18盞燈的總電阻R總=8 設(shè)這時(shí)副線(xiàn)圈中的電流為I2,則原線(xiàn)圈中的電流為I2 由功率關(guān)系得E（）-（）2R=I22R