第6章光敏传感器--参考汇总
高中物理--传感器
C. 物体M不动时，电路中没有电流
D. 物体M不动时，电压表没有示数
2、热电传感器
热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，
如各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机、电饭煲等）的温度控制、火
警报警器、恒温箱等。
例5：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2 为用半导
器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性
膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体
的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号 转变为电信号。下列说法正确的是
(B
)
A 该传感器是根据电流的磁效应工作的
B 该传感器是根据电磁感应原理工作的
C 膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D 膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
受热时电阻值小，ab间电流大，电磁继电器磁性强，衔铁与下触点接 触，电铃响。
①将热敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b 端，如图示：
②将学生用电源与绿灯泡分别接入c、e之 间。
③将学生用电源与电铃分别接入c、d、之 间。
t° 变式：提高灵敏度，应该如何调节
滑动变阻器？
a bc d e
①风力大小F与θ的关系式； F=Mg·tanθ①
②风力大小F与电流表示数I/ 的关系式。思路？ tanθ=L//h②
I/=E/[R0+k(L-L/）] ③ E=I(R0+kL) ④ ③由此①装到置④所得测：F定 的Mhg最• (大kL风 Rk力0I)(/ 是I / 多I )少⑤？
F Mg L ⑥ 两种理解
例7.如图示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的
光敏传感器
光电传感与测试技术包装112 郭剑 31106140421.概述电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化，早期的用来检测物体有无的光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚集射向接收器，接收器出电缆将这套装置接受到一个真空管放大器上，在金属圆管内有一个小的白炽灯做为光源，这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器的雏形。
发光二极管最早出现在19世纪60年代，现在我们可以经常在电气和电子设备上看到这些二极管做为指示灯来用。
LED就是一种半导体元件，其电气性能与普通二极管相同，不同之处在于当给LED通电流时，它会发光。
由于LED是固态的，所以它能延长传感器的使用寿命。
因而使用LED的光电传感器能被做得更小，且比白炽灯传感器更可靠。
不像白炽灯那样，LED抗震动冲击，并且没有灯丝。
另外，LED所发出的光只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。
（激光二极管除外，它与普通LED的原理相同，但能产生几倍的光能，并能达到更远的检测距离）LED能发射人眼看不到的红外光，也能发射可见的绿光、黄光、红光、蓝光、蓝绿光或白光。
经过调制的LED 传感器能够以非常快的速度开关，开关速度可以达到KHz。
将接收器的放大器调制到发射器的调制频率，那么它就只能对以此频率振动的光信号进行发大。
它忽略了周围的光，只对自己的光或具有相同调制频率的光做出响应。
调制LED改进了光电传感器的设计，增大了检测距离，扩大了光束角度，并且具有相当快的响应速度。
光电传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。
它把光型号转换成为电信号，直接检测来自物体的辐射信息，也可以转换其它物理量成为光信号。
其主要的原理是光电效应。
当光照射到物质上的时候，物质上的电效应发生改变，这里的电效应宝库奥电子发射、电导率和电位电流等。
然后通过类似光敏电阻这样的器件把光能转化成为电能，然后通过放大和去噪声处理就得到了所需要的输出信号。
光敏传感器ppt
分别连接到开发板
测光亮
打开串口检测亮度数据
怎样使用光线传感器控制LED灯？
首先设置光敏传感器最大、最小值
声光控开关
声光控开关是由声音量和光照度来控制的墙壁开关，当环境的亮度 达到某个启。
照相机
光敏传感器三根引脚的连线：
S：Ao V:3.3V G:接地（GND）
本节课所需教具
把杜邦线连接到光敏传感器上面
S:AO V:3.3V G:接地
两边分别插入杜邦线
光敏传感器模块
---------检测外界光照变化 将光信号转化为电信号
发光强度的单位是坎德拉（cd/㎡）
光敏传感器 是指能感受 光亮度并转 换成可用输 出信号的传 感器。
工作原理
上面有个光敏电阻，光敏电阻的阻值会随光照强度变化而变化。 光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组 成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量 转换为光信号的变化即可。
功能特点：
1、可根据外界环境光线的明暗，对照明设备进行控 制，并且配合光电隔离输入控制模块，实现对场景 （全开、全关等）、灯光、窗帘、空调等的控制； 2、同时设定延时功能，防止光线瞬间变化的干扰。
太阳能草坪灯
太阳能草坪灯是一种绿色能源灯具，具 有安全、节能、环保、安装方便等特点。 太阳能草坪灯主要由光源、控制器、蓄 电池、太阳能电池组件及灯体等部件组 成。其在有光照射下，通过太阳能电池 将电能存储于蓄电池，在无光情况下， 通过控制器将蓄电池电能送入负载 LED 中。适用于住宅社区绿草地美化照明点 缀、公园草坪美化点缀
第6章光敏传感器--参考
2. 气体放电光源
利用电流通过气体产生发光现象制成的灯即气 体放电灯。 它的光谱是不连续的，光谱与气体的种类及放电 条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和 放电电流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐 射。
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汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中 常用的光源，统称为光谱灯。例如低压汞灯的 辐射波长为254nm，钠灯的辐射波长为589nm， 可被用作单色光源。 如果光谱灯涂以荧光剂，由于光线与涂层材料 的作用，荧光剂可以将气体放电谱线转化为更 长的波长，通过对荧光剂的选择可以使气体放 电发出某一范围的波长，如照明日光灯。 气体放电灯消耗的能量为白炽灯1/2-1/3。
变化，或产生光生电动势的现象。分为光 电导效应和光生伏特效应（光伏效应）。 1．光电导效应
在光线作用下，电子吸收光子能量从 键合状态过度到自由状态，而引起材料电 导率的变化。
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当光照射到光电导体上时，若这个光电导体为 本征半导体材料，且光辐射能量又足够强,光 电材料价带上的电子将被激发到导带上去，使 光导体的电导率变大。
随材料的不同，开启（点燃）电压略有差异。
红色约为1.7V开启，绿色约为2.2V。
I/mA
GaAsP(红)
反向电压应 在5V以下!
-10 -5
01
GaAsP(绿)
2 U/V
砷磷化镓发光二极管的伏安曲线
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4、激光器
激光（Laser: Light amplification by stimulated emission of radiation）是20 世纪60年代出现的最重大科技成就之一。 具有高方向性、高单色性、高亮度和高 的相干性四个重要特性。激光波长一般 从0.15μm到远红外整个光频波段范围。 X-射线激光器。
-光敏传感器PPT(共12张)
内光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)
• 光照射在半导体材料上，材料中处于价带 的电子吸收光子能量，通过禁带跃入导带， 使导带内电子浓度和价带内空穴增多，即 激发出光生电子-空穴对，从而使半导体材 料产生电效应。光子能量必须大于材料的 禁带宽度ΔEg才能产生内光电效应。
• 内光电效应按其工作原理可分为两种：光 电导效应和光生伏特效应。。
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光电管
• 它是个装有光阴极和阳极的真空玻璃管，结构如图1 所 示。图2 阳极通过RL与电源连接在管内形成(xíngchéng)电 场。光电管的阴极受到光照射后便发射光电子，这些光 电子在电场作用下被具有一定电位的阳极吸引，在光电 管内形成(xíngchéng)空间电子流。电阻RL上产生的电压降 正比于空间电流。
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光电效应：光照射在物体上可以看成(kàn chénɡ)是一连串的具有 一定能量的光子轰击这些物体的表面；光子与物体之间的联接 体是电子。所谓光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体 中某些电子的能量而产生的电效应。光电效应可分成外光电效
应和内光电效应两类。
外光电效应：在光的照射下，使电子逸出物体表面而产 生光电子发射的现象称为外光电效应
高电平，继电器K得电吸合，其常开触点K1闭合(bìhé)，路灯EL通电发光。
R2与C3组成干扰脉冲吸收电路，可防止因短暂光线（如雷电闪光、 车辆灯光等）干扰电路的正常工作。由于时基集成电路组成的施密特触 发器具有V,D/3的回差电压，从而可避免继电器在光控临界点处的频繁 跳动而造成路灯EL的闪亮。本电路除可用于白炽灯自动控制外，也可
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光控照明灯应用(yìngyòng)传感器
2019_2020学年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课后检测(含解析)新人教版选修3_2
1 传感器及其工作原理记一记传感器及其工作原理1个定义——传感器的定义4种传感器——光传感器、温度传感器、霍尔元件、电容式传感器辨一辨1.传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)2．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的．(×)3．金属热电阻随温度的升高导电能力增强．(×)4．热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．(×) 5．霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出．(×)想一想1.光照越强，光敏电阻的阻值越大还是越小？为什么？提示：越小．光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．2．热敏电阻与金属热电阻一样吗？提示：不一样．热敏电阻是半导体元件，其电阻随温度的升高而减小，灵敏度较高；金属热电阻是金属导体，电阻随温度的升高而增大，稳定性好，测温范围大．3．为解决楼道里的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器是什么传感器，它的输入、输出信号各是什么？提示：它是声电传感器，输入的是声信号，输出的是电信号．思考感悟：练一练1.有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度地减小，则这种元件使用的材料可能是( )A．金属导体 B．绝缘体C．半导体 D．超导体解析：金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小．C项正确．答案：C2．关于传感器及其作用，下列说法正确的是( ) A ．传感器一定是把非电学量转换为电学量 B ．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C ．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制D ．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器解析：传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器，C 项正确．答案：C 3.如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R 2为用NTC 半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a 、b 之间接报警器，当传感器R 2所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是( )A ．I 变大，U 变大B ．I 变小，U 变小C ．I 变小，U 变大D ．I 变大，U 变小解析：当R 2处出现火情时，NTC 热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，U 减小；电路中的总电流增大，所以R 1上的电压增大，显示器两端的电压将减小，电流I 减小，B 项正确．答案：B 4.(多选)如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I 由正电荷的定向运动形成．下列说法正确的是( )A ．M 点电势比N 点电势高B ．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度C ．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量D ．若保持电流I 恒定，则霍尔电压U H 与B 成正比解析：当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N 极聚集，M 极感应出等量的负电荷，所以M 点电势比N 点电势低，A 项错误；根据霍尔元件的特点可知，B 、C 两项正确；因霍尔电压U H ＝k IB d，保持电流I 恒定时，霍尔电压U H 与B 成正比，D 项正确．答案：BCD要点一 传感器1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是( )A ．将力学量(如形变量)转换成磁学量B ．将电学量转换成热学量C ．将光学量转换成电学量D．将电学量转换成力学量解析：传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电路的通断的一类元件，故只有C 项正确．答案：C2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．磁传感器解析：电梯门上安装的是光传感器．答案：A要点二光敏电阻和热敏电阻3.有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是( )A．金属导体 B．光敏电阻C．NTC热敏电阻 D．PTC热敏电阻解析：金属导体电阻值一般随温度升高而增大，光敏电阻电阻值是随光照强度的增大而减小，PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，只有NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，C项正确，A、B、D三项错误．答案：C4.如图所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显解析：如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错误；如果R 为热敏电阻，读数变化非常明显，故C项正确，D项错误．答案：C5.(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大解析：当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A 项正确，D 项错误；由路端电压减小，而R 1两端电压增大知，R 2两端电压必减小，则R 2中电流减小，故B 项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C 项正确．答案：ABC 6.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，R 和L 之间用挡板(未画出)隔开，LED 为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R 与LED 间距不变，下列说法中正确的是( )A ．当滑动触头P 向左移动时，L 消耗的功率增大B ．当滑动触头P 向左移动时，L 消耗的功率减小C ．当滑动触头P 向右移动时，L 消耗的功率可能不变D ．无论怎样移动滑动触头P ，L 消耗的功率都不变解析：滑动触头P 左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，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，L 消耗的功率增大．答案：A要点三 霍尔元件 7.(多选)如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d 表示薄片的厚度，k 为霍尔系数，相对于一个霍尔元件d 、k 为定值，如果保持电流I 恒定，则可以验证U H 随B 的变化情况．以下说法中正确的是( )A ．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，U H 将变大B ．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C ．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D ．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H 将发生变化解析：一个磁极靠近霍尔元件工作面时，B 增强，由U H ＝k IB d，知U H 将变大，A 项正确；地球两极处磁场可看作与地面垂直，所以工作面应保持水平，B 项正确；赤道处磁场可看作与地面平行，所以工作面应保持竖直，C 项错误；若磁场与工作面夹角为θ，则应有qvB sin θ＝q U H d，可见θ变化时，U H 将变化，D 正确．答案：ABD8.(多选)如图所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图所示方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则( )A ．电势φa ＞φbB ．电势φb ＞φaC ．电流增大时，|φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势结果仍然一样解析：铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用而向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，A 项正确，B 项错误；因|φa －φb |＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，C 项正确；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向b 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 项错误．答案：AC基础达标1.关于传感器的下列说法正确的是( )A ．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的B ．金属材料也可以制成传感器C ．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D ．以上说法都不正确解析：半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物——氧化锰就可以制成温度计，A 项错误，B 项正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，C 项错误．答案：B2．(多选)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片．当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”．关于干簧管，下列说法正确的是( )A ．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B ．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C ．两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D ．干簧管接入电路中相当于开关的作用解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故B 项错误，C 项正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，A 项错误，D 正确．答案：CD 3.如图所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 ( )A．距离变化 B．正对面积变化C．电介质变化 D．电压变化解析：振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A项正确．答案：A4.(多选)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电路中的A、B两点后，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，下列说法中正确的是( )A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化的一定是定值电阻C．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻D．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻解析：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生变化，故A项正确，B项错误；光敏电阻的阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变化而变化，故C项正确，D项错误．答案：AC5.如图所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b 两点等电势．当用光照射电阻R3时，则( )A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较解析：R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A项正确．答案：A6.如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定解析：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小．答案：B7.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数(阻值随温度升高而减小)的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度降低时( )A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C项正确．答案：C8．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是( )A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B两项错误；在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C项错误，D项正确．答案：D9.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M发生变化，导致S两端的电压U 增大，装置发出警报，此时( )A．R M变大，且R越大，U增大越明显B ．R M 变大，且R 越小，U 增大越明显C ．R M 变小，且R 越大，U 增大越明显D ．R M 变小，且R 越小，U 增大越明显解析：当R M 变大时，回路的总电阻R 总变大，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流减小，S 两端的电压U ＝I 总R S 减小，A 、B 两项错误；当R M 变小时，回路的总电阻R 总变小，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流增大，S 两端的电压U ＝I 总R S 增大，而且R 越大，R M 变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，即U 增大越明显，C 项正确，D 项错误．答案：C 10.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(即单位时间内通过管内横截面的流体的体积)．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c .流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚线)．图中流量计的上、下两面是金属材料，前、后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前、后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，I 表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为( )A.I B ⎝⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a B.I B ⎝⎛⎭⎪⎫aR ＋ρb cC.I B ⎝⎛⎭⎪⎫cR ＋ρa bD.I B ⎝⎛⎭⎪⎫R ＋ρbc a解析：如图甲，导电流体在管中流量Q ＝v ·Δt ·b ·c Δt＝v ·b ·c ①导电流体流经流量计时，在其上、下两表面产生的电动势E ＝B ·c ·v ② 等效电路如图乙，E ＝I ·⎝⎛⎭⎪⎫R ＋ρc ab③由①②③可得Q ＝I B ⎝⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a，A 项正确．答案：A能力达标11.(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A 是发光仪器，B 是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是 ( )A．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，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大解析：光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，A项正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，D项正确．答案：AD12．(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列判断中正确的是( )A．甲图表示电梯可能做匀速直线运动B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动解析：甲图中电流表示数和静止时相等，故可能做匀速直线运动，A项正确．乙图中电流表示数为2I0，且保持不变，故压敏电阻所受压力增大，电阻变小，物体处于超重状态，电梯可能匀加速上升，B项正确．丙、丁图中电流表的示数随时间变化，故电梯的加速度是变化的，不可能是匀加速或匀减速，C、D两项错误．答案：AB13.全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图所示，其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R 的金属滑片将会移动，从而引起R 两端电压的变化，且当R ′≫R 时，U R ＝IR 可视为U R 与R 成正比，所以电压表应接在b 、c 两点之间；当油量减少时，电压表示数将增大．答案：b 、c 增大 14.如图所示，厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U H 、电流I 和B 的关系为U H ＝k IB d，式中的比例系数k 称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧面之间就会形成稳定的电势差．电流I 是自由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速率为v ，电荷量为e .回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A 的电势________(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A ′的电势．(2)电子所受洛伦兹力的大小为________．(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为U H 时，电子所受静电力的大小为________．(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k ＝1ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．解析：(1)电子向左做定向移动，由左手定则知电子受洛伦兹力的方向向上，故上侧面A 积聚电子，下侧面A ′积聚正电荷，上侧面的电势低于下侧面的电势．(2)F 洛＝evB .(3)F 电＝Ee ＝U H he .(4)当静电力和洛伦兹力平衡时：e U H h＝evB ，U H ＝vBh . 又I ＝nevdh由U H ＝k IB d，得k ＝kU H IB ＝dvBh nevdhB ＝1ne. 答案：(1)低于 (2)evB (3)U Hhe (4)见解析。
传感器与检测技术(第二版)参考答案参考答
传感器与检测技术（第二版）参考答案第1章 检测技术基本知识1.1单项选择:1.B2.D3. A4.B1.2见P1；1.3见P1-P3；1.4见P3-P4；1.5 见P5；1.6 （1）1℃（2）5﹪，1﹪ ；1.7 0.5级、0.2级、0.2级；1.8 选1.0级的表好。
0.5级表相对误差为25/70=3.57﹪, 1.0级表相对误差为1/70=1.43﹪；1.9见P10-P11；1.10见P11- P12；1.11 见P13-P14第2章 电阻式传感器及应用2.1 填空1.气体接触，电阻值变化；2.烧结型、厚膜型；3.加热器，加速气体氧化还原反应；4.吸湿性盐类潮解，发生变化2.2 单项选择1.B 2. C 3 B 4.B 5.B 6. A2.3 P17；2.4 P17；2.5P24；2.6 P24；2.7 P24-P25；2.8 P25；2.9 P26；2.10 P30-312.11 应变片阻值较小；2.12P28，注意应变片应变极性，保证其工作在差动方式；2.16 Uo=4m V ；2.17 P34；2.18 P34；2.19 (1) 桥式测温电路，结构简单。
（2）指示仪表 内阻大些好。
（3）RB:电桥平衡调零电阻。
2.20 2.21 线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好；传感器的延迟时间越短越好；传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。
2.23 P44；2.33 P45第3章 电容式传感器及应用3.1 P53-P56；3.2 变面积传感器输出特性是线性的。
3.3 P58-P59；3.4 P59-P613.5 当环境相对湿度变化时，亲水性高分子介质介电常数发生改变，引起电容器电容值的变化。
属于变介电常数式。
3.6 参考变面积差动电容传感器工作原理。
参考电容式接近开关原理。
3.8 （1）变介电常数式；（2）参P62 电容油料表原理第4章 电感式传感器及应用4.1 单项选择1.B；2.A4.2 P65；4.3 P68；4.4 螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器的自由行程大。
人教版高中物理选修3-2课件第6章传感器回顾总结(37张ppt)
• 当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合 铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当电 流小于50mA时，3、4接通，励磁线圈中允许 通过的最大电流为100mA.
• (3)图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固 定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永 磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于 被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍 尔元件输出的电压脉冲信号图象如图3所示．
• a．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为p， 请导出圆盘转速N的表达式．
• C．霍尔元件D．干电池
• 解析：发光二极管具有单向导电性，可以发 光，但不能做传感器，热敏电阻可以把温度 转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度 转化为电压这个电学量，故B、C正确．
• 答案：BC
• 2．(江苏高考)2007年度诺贝尔物理学奖授予了 法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨 磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读 取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一 次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法 中，错误的是( )
③电磁起重机．
答案：(1)见解析 (2)①20 160～320 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸 合铁片时，3、4 之间接通；不吸合时，3、4 之间断开 ③电磁起重机
• 【考情分析】从近几年的高考来看，对涉及传 感器知识的考查，主要集中在传感器及其工作 原理和传感器的应用等方面．本部分的知识以 单独命题占多数，也可以与电磁感应、电路等 相结合，基本题型是以选择题、实验题或计算 题出现，重点考查学生分析问题和将知识运用 于生活、生产的能力．
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（2）气体激光器 工作物质是气体。 种类：各种原子、离子、金属蒸汽、气体 分子激光器。常用的有氦氖激光器、氩离 子激光器、氪离子激光器，以及二氧化碳 激光器、准分子激光器等，其形状像普通 的放电管一样，能连续工作，单色性好。 波长覆盖了从紫外到远红外的频谱区域。
18
（3）液体激光器 种类：螯合物激光器、无机液体激光器 和有机染料激光器，其中较为重要的是 有机染料激光器。它的最大特点是发出 的激光波长可在一段范围内调节，而且 效率也不会降低，因而它能起着其他激 光器不能起的作用。
19
（4）半导体激光器 与前几种相比出现较晚，其成熟产品是 砷化镓激光器。特点：效率高、体积小、 重量轻、结构简单，适宜在飞机、军舰、 坦克上应用以及步兵随身携带。其缺点 是输出功率较小。目前半导体激光器可 选择的波长主要局限在红光和红外区域。
20
10.2 光电效应
两类：外光电效应和内光电效应。 10.2.1 外光电效应 在光的作用下，物体内的电子逸出物体表 面向外发射的现象叫做外光电效应。
每个光子的能量为 E=hν
可见，光的频率愈高 ，光子的能量愈大。
5
6.1.2 光源（发光器件） 1. 白炽光源
最为普通的是用钨丝通电加热作为光辐射源。 一般白炽灯的辐射光谱是连续的。
发光范围：320 nm~2500 nm, 所以任何光敏 元件都能和它配合接收到光信号。 特点：寿命短而且发热大、效率低、动态特性 差，但对接收光敏元件的光谱特性要求不高， 是可取之处。
紫外光
可见光
红外光
10 nm 380 nm 780 nm
1000,000 nm
性质：光都具有反射、折射、散射、衍
射、干涉和吸收等性质。
4
1905 年 ， 爱 因 斯 坦 提 出 了光子假设：光在空间传 播时，是不连续的，也具 有粒子性，即一束光是一 束以光速运动的粒子流， 爱因斯坦把这些不连续的 量子称为“光量子”。 1926 年 ， 美 国 物 理 学 家 刘易斯把这一名词改称为 “光子”，并沿用至今。
第6章 光敏传感器
1
6.0 引 言 什么是光敏传感器？
被测量 的变化
光信号 的变化
电信号 的变化
光敏传感器构成：光源、光学通路、光电元件。 应用： 1、光量变化的非电量； 2、能转换成光量变化的其他非电量。 特点：非接触、响应快、性能可靠。
2
光敏传感器的测量方法可归纳为四种形式。
3
6.1 概 述 6.1.1 光的特性 光波是波长为10~106nm的电磁波。
iD
U
R
U
当加正向电压时，势垒降低，电子由N区注入到
P区，和P区里的空穴复合；空穴则由P区注入
到N区，和N区里的电子复合发光。
10
可供制作发光二极管的材料见下表： LED材料
材料 ZnS SiC GaP GaAs InP
波长/nm 340 480
565,680 900 920
6
2. 气体放电光源
利用电流通过气体产生发光现象制成的灯即气 体放电灯。 它的光谱是不连续的，光谱与气体的种类及放电 条件有关。改变气体的成分、压力、阴极材料和 放电电流大小，可得到主要在某一光谱范围的辐 射。
7
汞灯、氢灯、钠灯、镉灯、氦灯是光谱仪器中 常用的光源，统称为光谱灯。例如低压汞灯的 辐射波长为254nm，钠灯的辐射波长为589nm， 可被用作单色光源。 如果光谱灯涂以荧光剂，由于光线与涂层材料 的作用，荧光剂可以将气体放电谱线转化为更 长的波长，通过对荧光剂的选择可以使气体放 电发出某一范围的波长，如照明日光灯。 气体放电灯消耗的能量为白炽灯1/2-1/3。
小，其光色越纯。
12
相 1.0 对 0.8 灵 0.6 敏 0.4 度
0.2
0
GaP λp=565nm
GaAsP
λp=670nm GaAs λp=950nm
GaAsP λp=655nm
Δ
600 700 800 900 100λ0/nm
发光二极管的光谱特性
13
发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，但
随材料的不同，开启（点燃）电压略有差异。
红色约为1.7V开启，绿色约为2.2V。
I/mA
GaAsP(红)
反向电压应 在5V以下!
-10 -5
01
GaAsP(绿)
2 U/V
砷磷化镓发光二极管的伏安曲线
14
4、激光器
激光（Laser: Light amplification by stimulated emission of radiation）是20 世纪60年代出现的最重大科技成就之一。 具有高方向性、高单色性、高亮度和高 的相干性四个重要特性。激光波长一般 从0.15μm到远红外整个光频波段范围。 X-射线激光器。
15
激光器种类繁多，按工作物质分类： 固体激光器（如红宝石激光器） 气体激光器（如氦-氖气体激光器、二氧 化碳激光器） 液体激光器（染料激光器）。 半导体激光器（如砷化镓激光器）
16
（1）固体激光器 典型实例是红宝石激光器，是1960年人类 发明的第一台激光器（T.Maiman ）。
工作物质为
红宝石---掺 0.05%Cr+3 的Al2O3棒 。
21
1887年，首先是赫兹（M.Hertz）在证明 波动理论实验中首次发现的； 1902年，勒纳（Lenard)也对其进行了研 究，指出光电效应是金属中的电子吸收了 入射光的能量而从表面逸出的现象。但无 法根据当时的理论加以解释 ； 1905年，爱因斯坦提出了光子假设。
材料 CuSe-ZnSe ZnxCd1-xTe GaAs1-xPx
InPxAs1-x InxGa1-xAs
波长/nm 400～630 590～830 550～900 910～3150 850～1350
11
发光二极管的光谱特性如图所示。图 中砷磷化镓曲线有两根，这是因为其材质
成分稍有差异而得到不同的峰值波长p。 除峰值波长p决定发光颜色之外，峰的宽 度（用Δ描述）决定光的色彩纯度，Δ越
8
3. 发光二极管（LED——Light Emitting Diode）
构成：由半导体PN结构成。 特点：工作电压低、响应速度快、寿命长、 体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。
9
原理：
P
Uφ N
+ - - - - ++++_ - - - - ++++
+ - - - - ++++_
- - - - ++++