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第六章
传感器
对 A 选项，飞船在竖直加速升空的过程中，则加速 度向上，电压表的示数为正， 当飞船在竖直减速返回 地面的过程中，加速度方向仍然向上，所以电压表的 示数仍为正．因此 A 选项正确，B 选项错误． 对 C 选项，飞船在圆轨道上运行时，重物应处于完 全失重状态，弹簧保持原长状态， 滑动变阻器的滑片 离下端距离比 x0 还大，电压表不指零，此时应为负， mg E E C 选项错误，电压表示数 U′＝ L x0＋ k ＝ L x0 ＋ E mg E mg Emg · ＝0＋ · ＝ ，所以飞船在圆轨道上运 L k L k kL 行时，电压表示数对应的加速度为 g，D 选项正确．
【答案】
AD
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转换器件
→
转换电路 → 电学量
2.常见敏感元件及特性
(1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变 化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大．
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传感器
(2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻 率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数电
阻、负温度系数电阻两种．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
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第六章
传感器
专题2
自控电路的分析方法
传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力 要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，原 理较难理解，搞清传感器的工作原理是求解问题 的关键． 1.确定传感器所感受到的物理量 传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等．
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传感器
2.转换电路把输出转换成电学量信号 通过元件把敏感元件的输出转换成电学量信 号，最后借助于转换电路把电学量信号转换
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传感器
极板2的侧边与劲度系数为k，自然长度为L的两个 完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹 簧L与电容器垂直，如图6－1甲所示．如图乙所示 是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电 压U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个 表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间 的距离发生微小的变化．测得此时电容器的电压
电阻的阻值随温度升高而减小．
(3)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转 IB 换成电压这一电学量的元件，UH＝k d .
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传感器
例1 某些非电磁量的测量是可以通过一些相 应的装置转化为电磁量来测量的．一平行板电 容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台 上，极板的面积为 S，极板间的距离为 d，电 S 容 器 的 电 容 公 式 为 C ＝ E d (E 是 常 数 但 未 知)．极板 1 固定不动，与周围绝缘，极板 2 接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板 1 保持平行.
改变量为ΔU.
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传感器
设作用在电容器极板2上的静电力不 至于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压
强p.
图6－1
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传感器
【精讲精析】 该题根据平行板电容器在电荷 量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化 而变化， 从而把力学量(压强 p)转化为电学量(电 压)来测量． Q ES Q 因为 U＝C ，C＝ d ，U′＝ C′ Qd Qd′ QΔ d Δ U＝U－U′＝ － ＝ ES ES ES ESΔ U 所以Δ d＝ ，F＝pS Q 2kΔ d 2kEΔ U 2kΔ d＝pS，p＝ S ＝ Q . 2kEΔ U 【答案】 Q
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传感器
可以这样假设：当系统有向上的加速度 a 时， 则重物将向下移动，滑动变阻器的滑片离下端 距离 x0 减小，则电压表指针不在中央，U′＝ ma E Ema x0－ ＝－ k L Lk ，那么，当系统有向下的加 速度 a 时，则重物将向上移动，滑动变阻器的 ma E 滑片离下端距离 x0 增大，U′＝ L x0＋ k ＝ Ema ，所以电压表指针将反向． Lk
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传感器
专题归纳整合
专题1 传感器的工作原理及常用敏感元件
1.传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、 光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信 号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制 系统产生各种控制动作，传感器原理如下所示：
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传感器
非电学量
→
敏感元件
→
栏目 理主要是通过弹簧
的形变带动滑动变阻器的滑片移动，把加速 度大小变化情况转变为电信号的变化．
【精讲精析】 设重物质量为 m，弹簧劲度系 数为 k，电源电动势为 E，电源内阻不计，滑 动变阻器的总电阻值为 R，有效长度为 L，输 出电压为 U0， 设滑动变阻器滑片与变阻器下端 E x0 E 的距离为 x0，U0＝R· L ·R＝ Lx0， 当该装置在地面上静止时，电压表的指针指在 表盘中央的零刻度处，此时 U0＝0，弹簧处于 被压缩状态．
为便于处理、显示、记录或控制的量
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传感器
例2 一中学生为“神舟八号”飞船设计了一 个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可
简化为如图6－2所示，连接在竖直弹簧上的
重物与滑动变阻器的滑动头连接，该装置在
地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央
的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应 的正、负加速度值．
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传感器
关于这个装置在“神舟八号”飞船发射、运行 和回收过程中示数的判断正确的是( )
图6－2
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传感器
A．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数
为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表
的示数仍为正
B．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数 为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表 的示数为负 C．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零 D．飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速 度大小约为9.8 m/s2
第六章
传感器
本章优化总结
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第六章
传感器
知识体系构建
定义：将非电学量转换为电学量或电路的通断等 一类的元件 热敏电阻和金属热电阻——温度传感器 光敏电阻——光传感器 敏感元件 霍尔元件 传感器 霍尔传感器 力传感器（电子秤） 声传感器（话筒） 应用温度传感器（电熨斗、电饭锅、测温仪、温度 报警器） 光传感器（鼠标器、火灾报警器、光控开关）