第五章　传感器

第1节　认识传感器

知识点归纳

知识点一、传感器

传感器是这样一类元件：它能够感受诸如力、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成为电压、电流等电学量，或转换成为电路的通断．

知识点二、传感器的分类

目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：

(1) 按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器．

(2) 按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等．

知识点二、传感器的原理

传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种控制动作．传感器原理如下图所示．

典例分析

一、传感器

例1 关于传感器，下列说法正确的是(　　)

A．所有传感器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．干簧管是一种能够感知电场的传感器

D．传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的

解析　金属材料和半导体材料都可以制成传感器，传感器是通过把易感受的非电学量转换为易处理和控制的电压、电流或电路的通断来传递信号的．干簧管是一种能感知磁场的传感器．

答案　B

一、传感器的应用

例2 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．

答案　C

自我检测

1．关于传感器，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，所以A错，B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，所以C错。

答案  B

2．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R₁为光敏电阻，R₂为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是(　　)

A．当有光照射R₁时，处理系统获得高电压

B．当有光照射R₁时，处理系统获得低电压

C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次

D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

解析  当有光照射R₁时，电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次。

答案  AD

3．传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光传感器……演示位移传感器的工作原理如图5所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是(　　)

A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化

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

解析  当M向左运动时，与电压表并联的电阻变小，电压表的示数变小；当M向右运动时，与电压表并联的电阻变大，电压表的示数变大；当M不动的时候，电压表的示数不变化。

答案  B

4．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列利用这类传感器的是(　　)

A．红外报警装置

B．走廊照明灯的声控开关

C．自动洗衣机中的压力传感装置

D．电饭煲中控制加热和保温的温控器

解析  A项为光电传感器，B项为声电传感器，C项为力电传感器，D项为热电传感器．

答案  A

5．为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种：一种是用金属做的热电阻；另一种是用半导体做的热敏电阻．关于这两种温度传感器的特点，下列说法正确的是(　　)

A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大

B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小

C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大

D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小

解析  金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体在温度升高时电阻会变小，故选A、D．

答案  AD

6．某仪器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上。当金属块处于平衡时，两根弹簧均处于原长状态，此时两灯均不亮。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是(　　)

A．当汽车加速前进时，甲灯亮

B．当汽车加速前进时，乙灯亮

C．当汽车刹车时，甲灯亮

D．当汽车刹车时，乙灯亮

解析  当汽车加速前进时，金属块M向后偏离原位置，乙灯电路被接通，所以乙灯亮，A错，B对；当汽车刹车时，金属块M向前偏离原位置，甲灯电路被接通，所以甲灯亮，C对，D错。

答案  BC