6.3实验：传感器的应用
选修3-2 6.3传感器的应用实验
1、晶体管
① 普通二极管
红
黑
单向 具有__________ 导电性，在电子电路中有多 种运用，在用多用电表欧姆档测量二极管的 正向导通电阻时，黑表笔应接二极管的 正 极，若发现阻值较大，则与黑表笔接 _____ 负 极。 触的是二极管的_____
②发光二极管 除了具有单向导电性外，导电时还能发光， 用磷镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接 电 能转化为______
图中LED是路灯，试分析该电路如何做到在天色 暗时让路灯自动点亮，而在天明时自动熄灭？
思考与讨论
1、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻 值调大些还是调小些？为什么？ R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器 的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就需 要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
实验2.温度报警器
工作原理
常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电 平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不 发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发 器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端 由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，Rl的 阻值不同，则报警温度不同．
思考与讨论
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？ 应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特 触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值 要求越小，即温度越高．
高考物理实验传感器的简单使用
高考物理实验传感器的简单使用(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.。
高中物理 人教版选修3-2 6.3 实验：传感器的应用 教学设计、教案
第三节实验：传感器的应用实验目的1．识别逻辑集成电路块、集成电路实验板，通过练习电子电路的组装，获得对自动控制电路设计的感性认识．2．了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关．3．了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器．素养思维脉络知识点1光控开关1．电路图如图所示2．工作原理白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻值__较小__，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出__高__电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端Y突然从__高__电平跳到__低__电平，则发光二极管LED__导通发光__(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。
3．要想在天更暗时路灯才会亮，应如何调节R1要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调__大__些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(1.6 V)，就需要R G的阻值更__大__，即天色更暗。
知识点2温度报警器1．电路如图所示。
2．工作原理常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于__高__电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻R T阻值__减小__，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由__高__电平跳到__低__电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警温度不同。
3．要想在更高的温度时才报警，应如何调节R1要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应__减小__R1的阻值，R1阻值越__小__，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
思考辨析『判一判』(1)斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号(×)(2)发光二极管具有单向导电性(√)(3)斯密特触发器是具有特殊功能的非门(√)『选一选』如图所示是一个基本逻辑电路。
传感器实验原理及应用
传感器实验原理及应用传感器实验是一种通过使用传感器来测量和监测环境中的物理量的实验。
传感器是一种能够将感知环境中的物理量（如温度、湿度、光线等）转换为电信号的装置。
传感器实验的原理是利用传感器的电特性来实现对物理量的测量和监测。
传感器实验的原理主要分为三个方面：传感器的感应原理、传感器的信号传输原理和传感器的信号处理原理。
首先是传感器的感应原理。
传感器能够感知和测量环境中的物理量，这是因为传感器本身具有与这些物理量有关的某种特性。
例如，温度传感器根据温度对其内部电阻值的影响来测量温度。
光传感器根据光照强度对其内部光敏电阻的影响来测量光照强度。
传感器的感应原理决定了其对特定物理量的测量灵敏度和测量范围。
其次是传感器的信号传输原理。
传感器将感知到的物理量转换为电信号，并通过电路传输到其他系统中进行处理和显示。
传感器的信号传输主要分为两个阶段：信号转换和信号传输。
信号转换是指将传感器感知到的物理量转换为与之对应的电信号。
信号传输是指通过电路传输将转换后的电信号传送到其他系统中。
传感器信号传输原理的设计既要保证信号传输的稳定性，又要尽量减小信号传输带来的干扰。
最后是传感器的信号处理原理。
传感器的信号处理主要是对传感器输出信号进行放大、滤波、数字化等处理，以便更好地显示、记录和分析。
信号处理的目的是提高传感器测量的精度和准确性，并使信号更易于人们理解和处理。
传感器信号处理原理的设计需要考虑到信号处理的实时性、可靠性和节能性。
传感器实验的应用广泛，涵盖了许多领域。
其中最常见的应用是环境监测。
通过传感器可以实时监测环境中的温度、湿度、光照等因素，并通过传感器实验可以对这些物理量进行测量和分析。
这对于环境研究、气象预测、空调控制等都具有重要意义。
此外，传感器实验还可以应用于智能家居、工业自动化、农业监测等领域。
在智能家居中，传感器实验可以通过感知环境中的物理量来实现智能控制，提高居住的舒适度和安全性。
在工业自动化中，传感器实验可以监测生产过程中的各种参数，及时发现问题并进行调整和优化。
实验传感器的原理及应用
实验传感器的原理及应用1. 传感器的定义和分类传感器是一种能够将非电量转换成电量的装置，它可以感受到某一特定环境参数的变化，并将这个变化转化为电信号输出，用于测量和控制。
传感器广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
根据测量的参数不同，传感器可以分为多种不同的类型，如：1.温度传感器：用来测量物体或环境的温度，常见的有热敏电阻、热电偶等；2.压力传感器：用来测量介质的压力，常见的有电阻式、电容式、振荡式等；3.湿度传感器：用来测量物体或环境的湿度，常见的有电容式、电阻式等；4.光敏传感器：用来测量光的强度或辐射等，常见的有光敏电阻、光敏二极管等；5.气体传感器：用来检测和测量气体的成分和浓度，常见的有氧气传感器、二氧化碳传感器等。
2. 传感器的工作原理不同类型的传感器有不同的工作原理，下面以温度传感器为例，介绍传感器的工作原理。
温度传感器常用的工作原理是热敏式。
热敏电阻是一种电阻随温度变化而变化的元件，其工作原理基于材料的热敏效应。
当温度升高时，热敏电阻的电阻值减小，反之则增大。
通过测量热敏电阻的电阻值变化，可以得到温度的变化情况。
3. 传感器的应用领域传感器在日常生活和工业中有着广泛的应用，以下列举几个典型的应用领域：3.1 工业自动化在工业生产中，传感器被广泛应用于工业自动化系统中，实现对生产过程的监测和控制。
比如温度传感器用于测量设备或工件的温度，压力传感器用于测量液体或气体的压力，光敏传感器用于检测光线的强弱等。
传感器的应用能够提高生产效率、降低能耗和减少人工操作。
3.2 环境监测传感器在环境监测领域也有着重要的应用。
比如气体传感器可以检测空气中的有害气体浓度，湿度传感器可以测量环境湿度，光敏传感器可以检测光照强度等。
通过传感器的应用，可以实时监测环境参数，为环境保护和危险预警提供数据支撑。
3.3 医疗设备传感器在医疗设备中发挥着重要的作用。
比如体温计使用温度传感器测量体温，心电图机使用心电传感器监测心电信号，血氧仪使用光敏传感器测量血氧饱和度等。
实验报告—传感器的简单应用
实验名称：传感器的简单应用实验目的⑴了解敏感元件的特性，并测量不同温度下热敏电阻的阻值，不同光照下光敏电阻的阻值。
⑵明确传感器的作用，了解传感器的简单应用。
⑶设计简单的温度自动控制电路，进一步研究传感器的应用。
实验仪器热敏电阻，光敏电阻，热电传感器，光电传感器，继电器，温度计，烧杯，学生电源实验原理传感器是能将所感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，其核心元件是敏感元件，即能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息并将其转变成电信息的特种电子元件。
具体有热敏、光敏、（电）压敏、压（力）敏、磁敏、气敏、湿敏等。
实验中用到的敏感元件有热敏电阻和光敏电阻。
热敏电阻的阻值随温度升高而降低，光敏电阻的阻值随光线变强而变小。
热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号，转换后的电信号通过取样、放大来控制继电器触点工作，实现温度自动控制。
光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，转换成的电信号经整形，计数译码驱动显示。
光电计数器可认为是一种光电传感器，当没有物品挡住A射向B的光信号时，光敏管的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低；当有物品挡住由A射向B的光信号时，光信号经过信号处理系统的处理，转化为面板上相应的发光；高低交替变化的发光管表示为一个数字，这样就实现了自动计数功能。
实验步骤1．热敏电阻(1) 将万用表置“欧姆”档，选择适当的倍率，接入热敏电阻的两端。
(2) 将热敏电阻放入盛有水的烧杯中，水温与室温相同，用温度计测量。
(3) 然后分几次向烧杯中倒入开水，调整杯中水的温度，测出不同温度下热敏电阻的阻值。
2．光敏电阻(1) 将万用表选择开关置于欧姆挡，选择适当的倍率，接入光敏电阻的两端。
(2) 移动光敏电阻盒的后盖，测出不同光强下光敏电阻的阻值。
3．光电计数器：由于光电传感器内部已封闭，经过信号处理系统的处理，已把光敏电阻阻值的变化转化为面板上相应的发光管表示。
传感器原理与应用实验报告
传感器原理与应用实验报告传感器原理与应用实验报告概述：传感器是一种能够感知和测量环境中各种物理量的装置或设备。
它通过将感知到的物理量转换成电信号，从而实现对环境的监测和控制。
本实验旨在探究传感器的工作原理以及应用领域，并通过实验验证其性能和可靠性。
一、传感器的工作原理传感器的工作原理基于物理效应，常见的包括电阻、电容、电感、压电效应等。
以压力传感器为例，其工作原理是通过测量被测物体对传感器施加的压力，进而转换成电信号输出。
压力传感器通常由一个弹性元件和一个电阻器组成，当被测物体施加压力时，弹性元件会产生形变，从而改变电阻器的电阻值，进而输出与压力成正比的电信号。
二、传感器的应用领域1. 工业自动化领域：传感器在工业自动化领域中起到了至关重要的作用。
例如，温度传感器、湿度传感器、压力传感器等被广泛应用于工业生产过程中的温度、湿度、压力监测与控制。
2. 环境监测领域：传感器在环境监测领域中也发挥着重要作用。
例如，气体传感器可用于检测空气中的有害气体浓度，光照传感器可用于测量光照强度，水质传感器可用于监测水体的污染程度等。
3. 医疗健康领域：传感器在医疗健康领域中的应用日益广泛。
例如，心率传感器、血压传感器、血糖传感器等可用于监测人体的生理参数，并实时反馈给医务人员，帮助进行疾病的诊断和治疗。
三、实验设计与结果分析本实验选择温度传感器作为研究对象，通过搭建实验装置，测量不同温度下传感器的电阻值，并进一步分析电阻值与温度之间的关系。
实验结果显示，随着温度的升高，传感器的电阻值呈现出线性增加的趋势。
通过对实验数据进行拟合分析，得到了温度与电阻值之间的数学关系模型。
这为后续的温度测量提供了理论基础。
四、传感器的性能与可靠性评估传感器的性能与可靠性是评估传感器质量的重要指标。
本实验通过对传感器的灵敏度、线性度、稳定性等性能指标进行测试，以及对传感器的抗干扰性和长期稳定性进行验证，对传感器的性能和可靠性进行评估。
传感器的应用实验报告_基础物理实验
试验 33 传感器原理及应用【试验目的】1.了解传感器的工作原理。
2.把握声音、电压等传感器的使用方法。
3.用基于传感器的计算机数据采集系统争论电热丝的加热效率。
【试验仪器】PASCO 公司750 传感器接口1 台，温度传感器1 只，电流传感器1 只，电压传感器1 只，声音传感器1 只，功率放大器1 台，电阻1 只(1kΩ)，电容1 只〔非电解电容，参数不限〕，二极管1只〔非稳压二极管，参数不限〕，导线假设干。
【安全留意事项】1.插拔传感器的时候需沿轴向平稳插拔，制止上下或左右摇动插头，否则易损坏750 接口。
2.严禁将电流传感器(Current sensor)两端口直接接到750 接口或功率放大器的信号输出端，使用时必需串联300Ω以上的电阻。
由于电流传感器的内阻很小，直接接信号输出端则电流很大，极易损坏。
3.测量二极管特性时必需串联电阻，由于二极管的正向导通电压小于1V，不串联电阻则电流很大，简洁烧毁，也易损坏电流传感器。
【原理概述】传感器有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器，是指那些对被测的某一物理量、化学量或生物量的信息具有感受与检出功能，并使之依据肯定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。
为了与现代电子技术结合在一起，通常都转换为电信号，特别是电压信号，从而将各种理化量的测量简化为统一的电压测量，易于进一步利用计算机实现各种理化量的自动测量、处理和自动掌握。
现在，传感技术已成为衡量一个国家科学技术进展水平的重要标志之一，与信息技术、计算机技术并称为支撑整个现代信息产业的三大支柱。
有关传感器的争论也得到深入而广泛的关注，在中国期刊全文数据库中可检索到超过2 万篇题目中包含“传感器”三字的论文。
因此，了解并把握一些有关传感器的基杠工作原理及特性的学问是格外重要的。
1.传感器根本构造及分类传感器一般是利用物理、化学和生物等学科的某些效应或机理依据肯定的工艺和构造研制出来的，因此不同传感器的组成细节有较大差异。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1)如右图所示,依题意：左侧弹簧对
滑块向右的推力F1=14 N,右侧弹簧对 滑块的向左的推力F2=6.0 N.(3分) 滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有
F1-F2=ma1
(3分)
得a1=F1m F2
146.0m/s2=4 2.0
m/s2
a1与F1同方向,即向前(向右).
(2分) (2分)
6.3实验：传感器的应用
一.相关主要知识点 红
黑
1、普通二极管
具有__单__向______导电性，在电子电路中有多种运用， 在用多用电表欧姆档测量二极管的正向导通电阻时， 黑表笔应接二极管的_____极正，若发现阻值较大， 则与黑表笔接触的是二极管的_____极负。
2.发光二极管
除了具有单向导电性外，导电时还能
2021/2/4
1
3
4.认识门电路
与门
输入 AB 00 01 10 11
输出 Y 0 0 0 1
A& Y B
2021/2/4
或门
输入 AB 00 01 10 11
输出 Y 0 1 1 1
A ≥1 Y B
1
非门
输入 A 0 1
输出 Y 1 0
A1 Y
4
5. 斯密特触发器
•是具有特殊功能的非门。符号：
1
6
思考与讨论
要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值 调大些还是调小些？为什么？
应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特 触发器的输入端A电压达到某个值（如 1.6V），就需要RG的阻值达到更大，即天色 更暗。
2021/2/4
1
7
电磁继电器的工作原理
当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁 B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将 工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁 失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D 与E分离，自动切断工作电路．
触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二
极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值上升
到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个 （1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，
则发光二极管LED导通发光
（相当于路灯亮了），这样
就达到了使路灯天明熄灭，
天暗自动开启的目的．
2021/2/4
2021/2/4
1
9
实验2.温度报警器
工作原理
常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低 电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣 器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密 特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平）， 其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报 警声，Rl的阻值不同，则报警温度不同．
2021/2/4
1
14
(2)a传感器的读数恰为零,即左侧弹簧的弹力F1′=0,因 两弹簧相同,左弹簧伸长多少,右弹簧就缩短多少,所以右
弹簧的弹力变为F2′=20 N.
(3分)
滑块所受合力产生加速度,由牛顿第二定律得
F合=F2′=ma2
F 得a2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm
2
=-10
m/s2
负号表示方向向后(向左).
答案 (1)4 m/s2 向右 (2)10 m/s2 向左
2021/2/4
1
10
思考与讨论
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？
应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特 触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值 要求越小，即温度越高．
2021/2/4
1
11
【例】用如图8所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速
直线运动的加速度,该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一 个由力敏电阻组合成的压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一 个质量为2.0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分 别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏 上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感 器a在后.汽车静止时,传感器a、b的示数均为10 N. (g取10 m/s2)
2021/2/4
1
8
试分析其工作原理？
光照时，RG阻值__较__小，A为___低__电平，Y为___高__电 平，继电器中无电流不工作，灯泡____不__亮_（填“亮”
或“不亮”），无光或弱光时，RG阻值_较__大_，A为_高____ 电平，Y为_低___电平，继电器有电流，吸引衔铁使触点
接触，电路接通，灯泡_亮___（填“亮”或“不亮”）。
2021/2/4
1
12
图8 (1)若传感器a的示数为14 N,b的示数为6.0 N,求此时 汽车的加速度大小和方向.
(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零.
2021/2/4
1
13
解析 传感器上所显示出力的大小,即弹簧对传感器的压
力,据牛顿第三定律知,此即为弹簧上的弹力大小,亦即该
弹簧对滑块的弹力大小.
•工作特点：
输入端电压上升到1.6V(高电平)，输出端从 高电平突变到低电平0.25V(低电平) 输入端电压下降到0.8V(低电平)，输出端从 低电平突变到高电平3.4V(高电平)
•作用：
模拟信号（连续变化）
2021/2/4
1
数字信号（突变）
5
实验1、模仿路灯光控实验 工作原理
白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特
发光，普通发光二极管使用用磷镓或
磷砷化镓等半导体材料制成，直接将 __电___能转化为__光____能。该类发光
二极202管1/2/4的正向导通电压大1于1.8V。
2
3.什么是电平？
电平：在电子技术中，习惯上常用“电平”来 描述逻辑电路的输入端和输出端的状态。其实， 电平指的是某个端点与“地”之间的电压，或 者说，如果以接地端的电势为零，那么电平表 示的是某个端点的电势。
(3分) (2分)
2021/2/4
1
15
四、课堂总结、点评
传感器的应 用实例
光控开关
温度报警器
2021/2/4
1
16
谢谢