高中物理备课参考 传感器的应用实验

实验：传感器的应用重/难点重点：了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。

温度报警器的电路工作原理。

难点：光控电路和温度报警器电路的工作原理。

重/难点分析重点分析：斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A 的电压逐渐上升到某个值1.6V 时，输出端Y 会突然从高电平调到低电平0.25V ，而当输入端A 的电压下降到另一个值的时候0.8V ，Y 会从低电平跳到高电平3.4V 。

斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。

难点分析：光控开关实验中要想在天暗时路灯才会亮，应该把1R 的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A 电压达到某个值1.6V ，就需要G R 的阻值达到更大，即天色更暗。

温度报警器实验要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小1R 的阻值，1R 阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。

突破策略一、普通二极管和发光二极管（1）二极管具有单向导电性（2）发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V 。

二、晶体三极管晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN 结，两个PN 结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有 PNP 和NPN 两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b,发射极e 和集电极c 。

发射区和基区之间的PN 结叫发射结，集电区和基区之间的 PN 结叫集电极。

基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP 型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN 型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。

实验十一传感器的简单使用考纲解读1.知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用.2。

能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性。

3.了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案．基本实验要求Ⅰ研究热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水．3．实验步骤(1)按实验原理图甲连接好电路,将热敏电阻绝缘处理；(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数；（3）向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；(4）将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录．4．数据处理在图1坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．图15．实验结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大．6．注意事项实验时，加热水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．基本实验要求Ⅱ研究光敏电阻的光敏特性1．实验原理闭合电路欧姆定律,用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源．3．实验步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器如实验原理图乙所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；（2）先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据;（3）打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录．（4）用手掌（或黑纸）遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录．4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性．5．实验结论(1）光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小．(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．6．注意事项(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的; (2)欧姆表每次换挡后都要重新调零．考点一温度传感器的应用例1 对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将R T和两个适当的定值电阻R1、R2连成图2虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻R L的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路如图2所示,图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量结果如表所示。

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.。

传感器原理及应用实验
传感器是一种能够感知和测量环境变量的装置或设备，它能够将环境中的物理量转换为电信号或其他方便处理的形式。

传感器原理及应用的实验是为了研究和验证某种传感器的工作原理以及应用场景。

在实验中，我们通常会使用模拟传感器或数字传感器来进行测量和控制。

模拟传感器是指将物理量转换为模拟电压或电流信号的传感器，如温度传感器、压力传感器等。

数字传感器是指将物理量转换为数字信号的传感器，如光电传感器、加速度传感器等。

实验的第一步通常是准备实验装置和所需材料，如传感器、电源、电路板等。

接下来，我们需要按照实验步骤连接电路，并将传感器与电路板相连接。

在实验过程中，我们需要根据传感器的工作原理合理地选择信号放大电路、滤波电路等辅助电路。

同时，对于数字传感器，我们还需要使用单片机或其他数字处理器对信号进行处理和分析。

实验中，我们可以通过改变环境条件或操控实验装置来模拟不同的应用场景。

例如，在温度传感器实验中，可以通过改变热源的温度来观察传感器输出的电信号变化；在光电传感器实验中，可以调节光源的强度或改变测试物体与光源之间的距离来观察传感器的反应。

进行实验后，我们可以通过观察和记录传感器输出的电信号或其他相应数据来分析传感器的性能，并根据实验结果来判断传
感器的可行性、精度和稳定性。

在实验结束后，如果有必要，我们还可以根据实验结果对传感器进行调整和优化，以适应更广泛的应用场景。

传感器的原理及应用实验对于探索和理解传感器的工作原理和应用具有重要意义。

通过实验，我们可以深入了解传感器的特性和性能，为传感器应用领域的研究和开发提供实验数据和依据。

传感器原理与应用实验报告实验名称：传感器原理与应用实验实验目的：1. 了解传感器的基本原理；2. 学习传感器的应用。

实验器材：1. Arduino开发板；2. 温度传感器；3. 光敏传感器；4. 气体传感器；5. 电位器。

实验原理：传感器是一种能够感知或测量特定物理量的装置，它能够将感知到的物理量转化为电信号输出。

传感器的工作原理根据不同的物理量而有所不同，常见的传感器包括温度传感器、光敏传感器、气体传感器等。

温度传感器是一种能够测量温度的传感器，它利用温度对电阻值的影响来测量温度。

常见的温度传感器有热敏电阻和热电偶等。

光敏传感器是一种能够感知光强的传感器，它利用光敏元件对光的敏感性来测量光强。

常见的光敏传感器有光敏电阻和光电二极管等。

气体传感器是一种能够检测、测量和监测气体浓度和组成的传感器。

常见的气体传感器有气敏电阻和气敏传感器等。

电位器是一种能够调节电阻值的装置，它通过改变电阻值来改变电路中的电流或电压。

实验步骤：1. 将温度传感器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；2. 将光敏传感器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；3. 将气体传感器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；4. 将电位器连接到Arduino开发板的模拟输入引脚；5. 编写Arduino代码，读取传感器的电信号，并将其转换为温度、光强、气体浓度等物理量；6. 将物理量通过串口输出或显示到LCD屏幕上。

实验结果：通过实验，我们成功地读取了温度传感器、光敏传感器、气体传感器和电位器的电信号，并将其转换为相应的物理量。

实验结果显示，温度传感器测得的温度为25℃，光敏传感器测得的光强为100 lux，气体传感器测得的气体浓度为200 ppm，电位器调节后的电阻值为500欧姆。

实验总结：通过本实验，我们深入了解了传感器的工作原理和应用。

传感器在现代科技中起着重要的作用，广泛应用于环境监测、工业自动化、智能家居等领域。

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。

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。

传感器原理及应用实验报告一、引言传感器是一种将物理量转换为电信号的设备，广泛应用于各个领域，如工业自动化、医疗设备、环境监测等。

本实验旨在通过实际操作，深入了解传感器的原理及应用。

二、实验原理1. 传感器的基本原理传感器是一种将非电信号转换为电信号的装置。

其基本原理是根据被测量物理量与某种物理效应之间的关系来进行测量。

常见的物理效应包括压力效应、温度效应、光学效应等。

2. 温度传感器的工作原理温度传感器是一种将温度转换为电信号的装置。

其工作原理主要有热敏电阻法、热电偶法和热电阻法等。

其中，热敏电阻法利用材料在不同温度下具有不同电阻值这一特性进行测量；热电偶法则利用两个不同金属接触处产生温差时产生电势差这一现象进行测量；而热电阻法则利用材料在不同温度下具有不同阻值这一特性进行测量。

3. 实验器材本实验所需的器材包括温度传感器、数字万用表、电源、导线等。

三、实验步骤1. 连接电路将温度传感器与数字万用表连接，其中红色导线连接到数字万用表的正极，黑色导线连接到数字万用表的负极。

同时，将电源连接到传感器上。

2. 测量电压值打开电源，调整数字万用表的测量范围，并记录下此时测得的电压值。

3. 改变温度使用手持吹风机对传感器进行加热，待温度上升后再次记录下此时测得的电压值。

然后再使用冰块对传感器进行降温，待温度下降后再次记录下此时测得的电压值。

4. 数据处理根据所记录下的数据计算出不同温度下的电压值，并绘制出相应的图像。

四、实验结果及分析通过本实验，我们成功地了解了温度传感器的原理及应用。

在实验过程中，我们发现随着温度变化，传感器输出的电压也随之变化。

这说明了在不同温度下，材料具有不同阻值这一特性被成功地利用了起来。

五、实验总结本实验通过实际操作，深入了解了传感器的原理及应用。

同时，我们也学会了如何正确地连接电路、测量电压值，并进行数据处理。

这将对我们今后的科研和工作中有着重要的意义。

传感器认识实验实验报告传感器是一种能够将物理量转换为电信号输出的装置，广泛应用于各种测量和控制系统中。

本次实验旨在通过对传感器的认识与实验来探究其基本原理和应用。

实验一：温度传感器的原理和应用温度传感器是一种将环境温度转换为电信号输出的传感器。

在实验中，我们使用了一种基于热敏电阻的温度传感器，即NTC热敏电阻。

通过实验，我们发现NTC热敏电阻的电阻值与温度呈负相关。

当温度升高时，电阻值下降，反之电阻值上升。

这是因为热敏电阻的材料具有温度敏感性，随着温度的变化，其导电性能也会发生变化，从而导致电阻值的变化。

我们还使用了一个AD转换器将传感器输出的模拟电信号转换为数字信号，以便于计算机进行处理和存储。

通过编写计算机程序，我们可以实现实时监测温度变化并进行数据记录和分析。

除了温度传感器，其他常见的传感器还包括压力传感器、光敏传感器、加速度传感器等。

它们都基于不同的物理原理，但其本质都是将环境信号转换为电信号输出。

实验二：光敏传感器的原理和应用光敏传感器是一种将光信号转换为电信号输出的传感器。

在实验中，我们使用了一种基于硒电池的光敏传感器。

通过实验，我们发现光敏传感器的电阻值与光照强度呈负相关。

当光照强度增加时，电阻值下降，反之电阻值上升。

这是因为硒电池的材料具有光敏感性，随着光照强度的变化，其导电性能也会发生变化，从而导致电阻值的变化。

我们还使用了一个运算放大器将传感器输出的微弱电信号放大，以便于计算机进行处理和存储。

通过编写计算机程序，我们可以实现实时监测光照强度变化并进行数据记录和分析。

结论通过本次实验，我们了解了传感器的基本原理和应用，掌握了使用传感器进行数据采集和处理的方法。

传感器在现代工业、医疗、农业等领域中都有着广泛的应用，对提高生产效率、提高产品质量、保障生命安全等方面都有着重要的作用。

因此，深入研究传感器的原理和应用，将对实现智能化、信息化发展有着重要的意义。

選修3-2第六章第4節：感測器的應用實驗學案課前預習學案一、預習目標1、知道二極體的單向導電性和發光二極體的發光特性。

2、知道晶體三極管的放大特性。

3、掌握邏輯電路的基本知識和基本應用。

二、預習內容1、普通二極體和發光二極體特點：作用：2．晶體三極管特點：作用：3．邏輯電路邏輯門電路符號圖包括及閘，或閘，反閘， （1）．與邏輯對於與門電路，只要一個輸入端輸入為0，則輸出端一定是 ，只有當所有輸入端輸入都同為 時，輸出才是1. （2）．或邏輯對於或門電路，只要一個輸入端輸入為1，則輸出一定是 ，反之，只有當所有輸入端都為 時，輸出端才是0. （3）.非門電路對於非門電路，當輸入為0時，輸出總是 ，當輸入為1時，輸出反而是 ，非門電路也稱反相器。

（4）.斯密特電路：斯密特觸發器是特殊的 電路，當加在它的輸入端A 的電壓逐漸上升到某個值 V 時，輸出端Y 會突然從高電平調到低電平 V ，而當輸入端A 的電壓下降到另一個值的時候 V ，Y 會從低電平跳到高電平 V 。

斯密特觸發器可以將連續變化的類比信號轉換為 的 信號。

而這正是進行光控所需要的。

4．應用實例 （1）、光控开关電路組成： 觸發器，電阻，發光二極體LED 模仿路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路如圖所示。

工作原理：(2)．温度报警器（热敏电阻式报警器）结构组成：斯密特触发器， 电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。

工作原理：三、提出疑惑LEDR 2R 1R G AY+5VR 1R T A Y+5V同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中疑惑點疑惑內容課內探究學案一、學習目標1、知道二極體的單向導電性和發光二極體的發光特性。

2、知道晶體三極管的放大特性。

3、掌握邏輯電路的基本知識和基本應用。

二、學習過程探究一：（！）普通二極體和發光二極體1、二極體具有單向導電性2、發光二極體除了具有單向導電性外，導電時還能發光，普通發光二極體使用磷化鎵或磷砷化鎵等半導體材料製成，直接將電能轉化為光能，該類發光二極體的正嚮導通電壓大於1.8V。

6．4 感測器的應用實例教學目標（一）知識與技能1．瞭解兩個實驗的基本原理。

2．通過實驗，加深對感測器作用的體會，培養自己的動手能力。

（二）過程與方法通過實驗培養動手能力，體會感測器在實際中的應用。

（三）情感、態度與價值觀在實驗中通過動手組裝和調試，增強理論聯繫實際的意識，激發學習興趣，培養良好的科學態度。

教學重點、難點重點1．瞭解斯密特觸發器的工作特點，能夠分析光控電路的工作原理。

2．溫度報警器的電路工作原理。

難點光控電路和溫度報警器電路的工作原理。

教學方法實驗法、觀察法、討論法。

教學手段實驗過程中用到的有關器材、元器件等，由實驗室統一準備教學過程（一）引入新課隨著人們生活水準的提高，感測器在工農業生產中的應用越來越廣泛，如走廊裡的聲、光控開關、溫度報警器、孵小雞用的恒溫箱、路燈的自動控制、銀行門口的自動門等，都用到了感測器．感測器的工作離不開電子電路，感測器只是把非電學量轉換成電學量，對電學量的放大，處理均是通過電子元件組成的電路來完成的．這節課我們就來動手組裝光控開關或溫度報警器。

（二）進行新課實驗1、光控開關1．實驗原理及知識準備（投影）如圖所示光控電路，用發光二極體LED模仿路燈，R G為光敏電阻，R1的最大電阻為51 kΩ，R2為330 kΩ，試分析其工作原理．白天，光強度較大，光敏電阻R G電阻值較小，加在斯密特觸發器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發光二極體LED不導通；當天色暗到一定程度時，R G的阻值增大到一定值，斯密特觸發器的輸入端A的電壓上升到某個值（1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發光二極體LED導通發光（相當於路燈亮了），這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的．（1）要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大些還是調小些？為什麼？應該把R1的阻值調大些，這樣要使斯密特觸發器的輸入端A電壓達到某個值（如1.6V，就需要R G的阻值達到更大，即天色更暗。