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传感器的原理及应用

传感器的原理及应用

要点一传感器的工作原理即学即用1.半导体中参与导电的电流载

体称为载流子.N型半导体的载流子是带负电的电子,P型半导体的

载流子是带正电的“空穴”.一块厚度为d、高度为l的长方形半导

体样品,置于方向如图所示、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,当

半导体样品中通以如图所示方向、大小为I的恒定电流时,样品上、

下底面出现恒定电势差U,且上表面带正电、下表面带负电.设半导体

样品中每个载流子带电荷量为q,半导体样品中载流子的密度（单位

体积内载流子的个数）用n表示,则下列关于样品材料类型的判断和

其中载流子密度n的大小,正确的是（）A.是N型半导体B.是P

型半导体C.n=D.n=答案BD要点二传感器的应用即学即用2.

如图（1）所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路,电源电压恒

定.电流表内阻不计,开关闭合后,调节滑动变阻器滑片,使小灯泡发

光逐渐增强,测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图（2）所示,

试根据这一特性设计一个路灯的自动光控电路.

答案由光敏电阻的特性曲线可以看出,当入射光增强时,光敏电阻的

阻值减小,流过光敏电阻的电流增大.根据题意设计一个路灯自动控

制电路如下图所示.

控制过程是:当有光照时,光电流经过放大器输出一个较大的电流,驱

动电磁继电器吸合,使两个常闭触点断开,路灯熄灭;当无光照时,光

电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个常闭触

点闭合,控制路灯电路接通,路灯开始工作.

题型1电路设计性问题【例1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电

磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干.如图所示,试设计一个温控

电路.要求温度低于某一温度时,电炉丝自动通电供热,超过某一温

度时,又可以自动断电,画出电路图说明工作过程.答案电路图如下

图所示

工作过程：闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大,通过电磁继

电器的电流不能使它工作,K接通电炉丝加热.当温度达到设计值时,

热敏电阻减小到某值,通过电磁继电器的电流达到工作电流,K断开,

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电炉丝断电,停止供热.当温度低于设计值,又重复前述过程.题型

二结合传感器的综合试题【例2】用如图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2.0kg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10N.（g取10m/s2）

（1）若传感器a的示数为14N,b的示数为6.0N,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.答案（1）4m/s2向右（2）10m/s2向左题型3生活

物理【例3】如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一均匀的滑

动变阻器,阻值为R,长度为L,两边分别有P1、P2两个滑动头,P1可

在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧

处于原长时,P1刚好指着A端,P1与托盘固定相连,若P1、P2间出现

电压时,该电压经过放大,通过信号转换器后在显示屏上可显示物体

重力的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电

动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g.求：（1）托盘尚未放物

体时,在托盘自身重力作用下,P1离A的距离x1.（2）托盘上放有质

量为m的物体时,P1离A的距离x2.（3）在托盘上未放物体时通常

先校准零点,其方法是：调节P2,使P2离A的距离也为x1,从而使P1、

P2间的电压为零.校准零点后,将物体m放在托盘上,试推导出物体

质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式.答案（1）（2）（3）

m=

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