6-3实验：传感器的应用

光敏传感器的原理及应用概述光敏传感器是一种能够感知、测量光线强度的设备，通过光敏元件将光信号转化为电信号，从而实现对光的检测和测量。

本文将介绍光敏传感器的原理、分类以及其在不同领域的应用。

光敏传感器的原理光敏传感器的原理是基于光敏效应，即某些材料在受到光照射时会产生电信号。

以下是常见的光敏传感器原理：1.光电效应：基于光子将电子从固体材料中解离出来的现象。

光电效应包括外光电效应和内光电效应两种形式，分别应用于光电导、光电二极管等光敏传感器中。

2.光致电导效应：当光照射到某些半导体材料中时，会产生电导率变化。

此原理常应用于光致电导传感器中。

3.光敏材料的电阻变化：某些光敏材料在受到光照射时，其电阻值会发生变化。

基于该原理的光敏传感器常被用于光敏电阻或光敏电阻器件。

4.光伏效应：某些半导体材料在光照射下会产生电压或电流变化。

光伏效应广泛应用于太阳能电池等光伏元件。

光敏传感器的分类根据不同的原理和应用，光敏传感器可以分为以下几类：1.光敏电阻（Photoresistor）：光照射导致电阻值变化，常用于光控开关、光敏灯等设备。

2.光敏二极管（Photodiode）：光照射产生电流，用于光通信、遥控等应用。

3.光敏三极管（Phototransistor）：光照射产生电流放大效应，常用于光电传感器、光电开关等设备。

4.光敏电容（Photo Capacitor）：光照射改变电容值，常用于光敏触摸屏、光敏开关等。

5.光敏电阻器（Photoconductive Cell）：光照射降低电阻值，常用于曝光控制、自动调光等应用。

6.光敏四极管（Photo Quad）：光照射引发正向信号，常用于光电传感器、图像捕捉等。

光敏传感器的应用领域光敏传感器广泛应用于以下领域：自动化控制•工业自动化：用于光电开关、光电传感器等设备，实现对物体的检测、计数、位置判断等。

•家居自动化：用于照明控制、智能窗帘、安防系统等，实现对环境的感知和控制。

生活中传感器的应用
在当今社会，传感器已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

无论是在家庭生活中还是工业生产中，传感器都发挥着重要的作用。

它们可以帮助我们收集各种数据，从而实现自动化控制和监测。

让我们来看看生活中传感器的一些应用。

首先，我们可以从家庭生活中的应用说起。

在家里，我们经常会使用温度传感器来监测室内温度，从而调节空调或暖气的温度。

此外，湿度传感器也可以帮助我们监测室内湿度，防止潮湿或干燥的环境对我们的健康造成影响。

另外，光线传感器可以帮助我们自动调节灯光的亮度，节省能源的同时也提高了生活的舒适度。

除了家庭生活，传感器在工业生产中也有着广泛的应用。

例如，在汽车制造过程中，传感器可以帮助监测车辆的各种参数，从而保证车辆的性能和安全。

在食品加工行业，温度传感器可以帮助监测食品的加工温度，确保食品的质量和安全。

另外，在医疗行业，传感器也被广泛应用于各种医疗设备中，帮助医生监测患者的生命体征，提高医疗水平。

总的来说，生活中传感器的应用已经渗透到了我们的生活的方方面面。

它们不仅提高了生活的便利性和舒适度，还在工业生产和医疗领域发挥着重要的作用。

随着科技的不断发展，相信传感器在未来会有更广泛的应用，为我们的生活带来更多的便利和安全。

苏科版六年级信息技术14《认识传感器》教案一. 教材分析《认识传感器》这一课是苏科版六年级信息技术课程的一部分。

传感器是信息技术领域中非常重要的组成部分，它能够将各种物理量转化为电信号，为计算机和其他电子设备提供信息。

本节课旨在让学生了解传感器的基本概念、作用和应用，培养学生对信息技术的兴趣和好奇心。

二. 学情分析六年级的学生已经具备了一定的信息技术基础，对计算机和其他电子设备有一定的了解。

但是，他们可能对传感器这一概念比较陌生，对传感器的工作原理和应用可能不够清楚。

因此，在教学过程中，需要注重对学生基础知识的巩固，并通过生动有趣的实例来激发学生的学习兴趣。

三. 教学目标1.知识与技能：让学生了解传感器的基本概念、作用和应用，掌握传感器的接线方法和编程技巧。

2.过程与方法：通过观察、实践和探究，培养学生动手操作能力和团队协作能力。

3.情感态度与价值观：激发学生对信息技术的兴趣和好奇心，培养学生的创新意识和综合素质。

四. 教学重难点1.重点：传感器的基本概念、作用和应用。

2.难点：传感器的接线方法和编程技巧。

五. 教学方法1.讲授法：讲解传感器的基本概念、作用和应用。

2.演示法：展示传感器的接线方法和编程技巧。

3.实践法：让学生亲自动手操作，巩固所学知识。

4.讨论法：引导学生分组讨论，培养团队协作能力。

六. 教学准备1.硬件：计算机、传感器、实验器材等。

2.软件：教学课件、编程软件等。

3.素材：相关实例和案例。

七. 教学过程1.导入（5分钟）利用生动有趣的实例，如智能家居、无人驾驶等，引导学生了解传感器在现实生活中的应用，激发学生的学习兴趣。

2.呈现（10分钟）讲解传感器的基本概念、作用和分类，让学生对传感器有一个整体的认识。

3.操练（15分钟）演示传感器的接线方法和编程技巧，让学生动手操作，巩固所学知识。

4.巩固（5分钟）通过小组讨论，让学生分享自己的操作心得，互相学习，提高团队协作能力。

5.拓展（10分钟）引导学生思考传感器在现实生活中的应用，鼓励学生发挥创新意识，提出自己的想法。

第六章 3 实验：传感器的应用基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)1．如图所示，R T为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )A．环境温度变高B．环境温度变低C．环境温度不变D．都有可能【答案】B【解析】当灯泡L的亮度变暗时，说明通过灯泡L的电流变小，R T的阻值变大，只有环境温度变低，R T 的阻值才变大，所以选B.2．如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A 为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h 变化为( )A ．h 正在增大B ．h 正在减小C ．h 不变D ．无法确定 【答案】B【解析】由电源极性及电流方向可知，A 、B 构成的电容器上的电荷量减小，据C ＝Q U，电容C 在减小，可推知正对面积S 减小，即h 在减小．3．某仪器内部电路如图所示，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，a 、b 、c 三块金属片间隙很小(b 固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是( )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，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮【答案】B【解析】汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮．4．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中( )A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高【答案】D【解析】薄片P 和Q 为两金属极板，构成平行板电容器，由C ＝εr S 4πkd可知，在P 、Q 间距增大过程中即d 增大，电容C 减小，A 错误；电容器始终与电源连接，两极板电压不变，据电容的定义式C ＝Q U知电荷量减少，B 错误；Q 板上的正电荷流向M 点经N 点到电源正极，故φM ＞φN ，C 错误，D 正确．5．(2019·贵州校级检测)传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F 作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是( )A ．当F 向上压膜片电极时，电容将减小B ．若电流计有示数，则压力F 发生变化C ．若电流计有向右的电流通过，则压力F 在增大D ．若电流计有向右的电流通过，则压力F 在减小【答案】BC【解析】根据电容的决定式C ＝εS4πkd可知，当F 向上压膜片电极时，电极间的距离d 变小，电容将增大，故选项A 错误；若电流计有示数，说明电容的大小在发生变化，从而使电极上的电荷在不断地充电、放电，而使电容的大小不断变化的因素就是力F 发生变化，从而使电极间的距离变化，故选项B 正确；若电流计有向右的电流，说明电源在对电容充电，电极上的电荷量在增加，由于电极间的电压就是电源电压，是不变的，故根据电容的定义式C ＝Q U可知，电容C 在增大，所以电极间的距离在减小，说明压力F 在增大，故选项C 正确，D 错误．6．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三个元件，将这三个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，这个元件一定是热敏电阻B ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这个元件一定是定值电阻C ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是光敏电阻D ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这个元件一定是定值电阻【答案】AC【解析】热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化．故正确答案为AC.二、非选择题7．如图是热水器中的恒温集成电路，R 0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小．如图热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开弹簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器．如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于__________(填“断路”或“短路”)，则在电路图的虚线框内的门电路应是__________门，当温度较低时，门电路的输入端A是__________电势(填“高”或“低”)．【答案】断路与高【解析】热水器没有水时，电路中BC部分处于断路，B处于低电势，电路图中的虚线框内为“与”门，则继电器中没电流，继电器放开簧片，发热器断路．当热水器有水时，B 处于高电势；若水温较高，R0阻值很小，A处于低电势，因“与”门使继电器放开弹簧片，发热器断路；若水温低，R0阻值很大，A处于高电势，此时继电器接通发热器．8．如图甲所示，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，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到1.6 V，输出端Y会突然从高电平跳到低电平0.25 V，而当输入端A的电势下降到0.8 V时，输出端Y会从低电平跳到高电平3.4 V.(1)斯密特触发器相当于一种“________”门电路．(2)如图乙所示是一个温度报警器的简易电路图，R T为热敏电阻，R1为可变电阻(最大阻值为1 kΩ)，蜂鸣器工作电压3～5 V，热敏电阻的阻值随温度变化如图丙所示，若要求热敏电阻在感测到80 ℃时报警，则R1应调至________kΩ；若要求热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，R1的阻值应________(选填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】(1)非 (2)0.42 减小【解析】(1)输出状态和输入状态相反，相当于“非”门电路．(2)热敏电阻在80 ℃时的电阻是R T ＝80 Ω，斯密特触发器输入端A 的电势是0.8 V 时，输出端Y 的电压为3.4 V ，这时蜂鸣器开始工作．由串联电路分压特点知：R 1R T ＝U 1U T ＝5－0.80.8所以R 1＝80×4.20.8Ω＝420 Ω＝0.42 k Ω. 由热敏电阻的阻值随温度变化的图象可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，而斯密特触发器输入端的电压仍保持不变，则电阻R 1的阻值应减小．能力提升9．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特殊性来工作的．如图甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA.当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃【答案】D【解析】在20 ℃时，E＝(R G＋R1)I1，即R G＝500 Ω；当I2＝3.6 mA时，E＝(R G ＋R2)I2，即9 V＝(500＋R2)×3.6×10－3V，所以R2＝2 000 Ω.从题图乙中可以看出t ＝120 ℃，故选D.10．(多选)图甲为斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)．图乙为一光控电路，用发光二极管LED 模仿路灯，R G为光敏电阻．关于斯密特触发器和光控电路的下列说法中正确的是( )A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号B．斯密特触发器是具有特殊功能的非门C．要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些D．当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，二极管发光【答案】BCD【解析】斯密特触发器是一种特殊的非门，它把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，A项说法错误，B项说法正确．把R1的阻值调大些，只有R G的阻值达更大，才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V)，即天更暗；当输出端Y突然跳到低电平时，发光二极管导通就发光，C、D项正确．11．如图所示用电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．【答案】如图所示．【解析】将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间．正常时热敏电阻阻值大，ab间电流小，磁性弱，ce接通，绿灯亮．温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响．12．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．【答案】见解析【解析】电路图如图所示．设CD＝x，P球平衡时，由平衡条件可得tan θ＝Fmg＝x h①根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得I＝ER L＝U R x②根据电阻定律可得R L＝ρLS③R x ＝ρx S④ 由①②③④式可得U ＝tan θ·Eh L. 因为水流速度越大，θ越大，所以U 越大．。

传感器原理及应用习题答案习题1 (3)习题2 (5)习题3 (9)习题4 (11)习题5 (13)习题6 (15)习题7 (18)习题8 (21)习题9 (24)习题10 (26)习题11 (27)习题12 (29)习题13 (33)习题11-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。

答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

通常传感器由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。

随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。

此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。

1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。

答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。

没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。

科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。

发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。

1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。

与时间无关。

主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。

1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。

常用的分析方法有时域分析和频域分析。

《常见的传感器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 识别并理解常见的传感器类型；2. 掌握传感器在信息技术中的应用；3. 了解传感器的使用方法和基本工作原理。

二、作业内容1. 基础理论知识测试：学生需完成一份关于传感器的基础理论知识测试，包括传感器的定义、分类、工作原理以及在信息技术中的应用等。

2. 实践操作：学生需在家中自行寻找一款常见的传感器（如光敏电阻、温度传感器等），通过查阅相关资料，了解其工作原理和使用方法，并尝试将其应用于实际生活中。

3. 小组讨论：学生需与同学组成小组，讨论传感器的应用场景和实际案例，分享各自的学习心得和体验。

三、作业要求1. 理论测试：学生需独立完成测试，不得抄袭，确保答案准确无误。

2. 实践操作：学生需在家中独立完成实践操作，确保按照正确的步骤进行，并记录遇到的问题和解决方案。

3. 小组讨论：学生需积极参与小组讨论，分享自己的观点和经验，促进团队学习和交流。

4. 提交作业：学生需在规定时间内提交测试试卷、实践操作记录和小组讨论成果，以供教师评价和反馈。

四、作业评价1. 理论知识测试：根据学生的答题情况，评价学生对传感器基础理论知识的掌握程度。

2. 实践操作：根据学生的实践操作记录和照片，评价学生对传感器实际使用方法和工作原理的掌握程度。

3. 小组讨论：根据小组讨论的参与度、分享的案例和观点，评价学生的团队协作能力和学习积极性。

4. 总体评价：综合以上三方面进行评价，给出学生本次作业的总体等级，并针对存在的问题提出改进建议。

五、作业反馈1. 学生反馈：学生需在提交作业后，收到相应的反馈，包括测试答案的批改、实践操作的建议和小组讨论的点评等。

2. 教师反馈：教师根据学生提交的作业，给出总体评价和改进建议，并可与学生进行个别交流，针对存在的问题进行指导。

通过本次作业，希望学生能够更加深入地了解传感器的基本知识和应用，提高自己的实践操作能力和团队协作能力，为后续的信息技术学习打下坚实的基础。

传感器原理及应用（一）工程物理系 工物22 方侨光 022041【实验一】热电传感器——热电偶一、实验目的观察了解热电偶的结构，熟悉热电偶的工作特性，学会查阅热电偶分度表。

二、实验原理热电偶是热电式传感器种的一种，它可将温度变化转化成电势的变化，其工作原理是建立在热电效应的基础上的。

即将两种不同材料的导体组成一个闭合回路，如果两个结电的温度不同，则回路中将产生一定的电流（电势），其大小与材料的性质和结点的温度有关。

因此只要保持冷端温度T 0不变，当加热结点时，热电偶的输出电势E 会随温度T 变化，通过测量此电势即可知道两端温差，从而实现温度的测量。

电势E 和温度T 之间的关系是利用分度表的形式来表达的，在制分度表时，通常采用热电偶的冷端温度T 0=0℃条件下测得的，所以在使用热电偶时，只有满足T 0=0℃的条件，才能直接使用分度表。

在实际工况环境中，由于冷端温度不是0℃而是某一温度Tn ，因此在使用分度表前要对所测电动势进行修正。

E(T ，T 0) = E(T ，T n ) + E(T n ，T 0) 即： 实际电动势 = 仪表指示值 + 温度修正值 式中E 为热电偶的电动势，T 为热电偶的热端温度，T 0为热电偶参考端温度为0℃，T n 为热电偶参考端所处的温度。

三、实验结果T n =21.0℃ 查表得到修正值：E(T n ，T 0)=0.832mV 加热前，电压表读数：0.008V 加热后，电压表读数：-0.171V于是得到：E(T ，T n )=179/200mV=0.895mV 从而得到实际电动势：E(T ，T 0)=1.727mV 查表可得：T=42.7℃【实验二】热敏电阻测温度一、实验目的观察了解热敏电阻的结构，熟悉热敏电阻的工作特性，学会使用热敏电阻测温。

二、实验原理本实验中所用热敏电阻为负温度系数。

其定义为热敏电阻在其自身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量，可用下式表示为：21T T dR BR dT Tα==-式中B 为热敏电阻常数。

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。

4-12 电涡流传感器常用的测量电路有哪几种？其测量原理如何？各有什么特点？1、用于电涡流传感器的测量电路主要有：调频式、调幅式电路两种。

2、测量原理（1）调频式测量原理传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离x 的函数，即f=L(x), 该频率可由数字频率计直接测量，或者通过f-V变换，用数字电压表测量对应的电压。

图4-6调频式测量原理图（2）调幅式测量原理由传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成的石英晶体振荡电路。

石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振回路提供一个频率（f0）稳定的激励电流i o。

当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率f o，回路呈现的阻抗最大，谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐，从而使输出电压降低，L的数值随距离x的变化而变化。

因此，输出电压也随x而变化。

输出电压经放大、检波后，由指示仪表直接显示出x的大小。

图4-7调幅式测量原理图除此之外，交流电桥也是常用的测量电路。

3、特点✧调频式测量电路除结构简单、成本较低外，还具有灵敏度高、线性范围宽等优点。

✧调幅式测量电路线路较复杂，装调较困难，线性范围也不够宽。

4-13 利用电涡流式传感器测板材厚度，已知激励电源频率f =1MHz，被测材料相对磁导率μr=1，电阻率ρ=2.9×10-6ΩCm，被测板材厚度为=（1+0.2）mm。

试求：（1）计算采用高频反射法测量时，涡流透射深度h为多大？（2）能否采用低频透射法测板材厚度？若可以需采取什么措施？画出检测示意图。

【解】1、为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响，在带材的上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器S1和S2。

S1和S2与被测带材表面之间的距离分别为x1和x2。

若带材厚度不变，则被测带材上、下表面之间的距离总有x1+x2=常数的关系存在。

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。

[整理版]传感器原理与应用习题_第6章压电式传感器《传感器原理与应用》习题集与部分参考答案教材:传感器技术(第3版)贾伯年主编，及其他参考书第6章压电式传感器6-1 何谓压电效应,何谓纵向压电效应和横向压电效应,答:一些离子型晶体的电介质不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。

且其电位移D(在MKS单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T成正比: D = dT 式中 d—压电常数矩阵。

当外力消失，电介质又恢复不带电原状;当外力变向，电荷极性随之而变。

这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。

若对上述电介质施加电场作用时，同样会引起电介质内部正负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形，且其应变S与外电场强度E成正比: S=dE 式中 d——逆压电常数矩阵。

这种现象称为逆压电tt效应，或称电致伸缩。

6-2 压电材料的主要特性参数有哪些,试比较三类压电材料的应用特点。

答:主要特性:压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点。

压电单晶:时间稳定性好，居里点高，在高温、强辐射条件下，仍具有良好的压电性，且机械性能，如机电耦合系数、介电常数、频率常数等均保持不变。

此外，还在光电、微声和激光等器件方面都有重要应用。

不足之处是质地脆、抗机械和热冲击性差。

压电陶瓷:压电常数大，灵敏度高，制造工艺成熟，成形工艺性好，成本低廉，利于广泛应用，还具有热释电性。

新型压电材料:既具有压电特性又具有半导体特性。

因此既可用其压电性研制传感器，又可用其半导体特性制作电子器件;也可以两者合一，集元件与线路于一体，研制成新型集成压电传感器测试系统。

6-3 试述石英晶片切型()的含意。

yxlt，50:/45:6-4 为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式和适用场合。

答:(1)并联:C′,2C，q′=2q,U′=U,因为输出电容大，输出电荷大，所以时间常数，适合于测量缓变信号，且以电荷作为输出的场合。

传感器工作原理及应用实例
传感器是一种能够将某种被测量物理量转化为电信号或其他可读取形式的装置。

根据不同的工作原理和应用需求，传感器可以分为多种类型。

1. 光敏传感器：光敏传感器利用光敏材料的光电效应，将光信号转化为电信号。

常见的应用包括光电开关、光电传感器、光电二极管、光敏电阻等，用于环境光亮度检测、光电自动控制等。

2. 温度传感器：温度传感器可以根据被测物体的温度变化，转化为相应的电信号。

例如热敏电阻、热电偶、热电阻等，广泛应用于温度控制、温度测量等领域。

3. 压力传感器：压力传感器可以通过测量力或者力的改变，转化为电信号。

常见的压力传感器有压电传感器、电容传感器、电阻应变传感器等，应用于机械工业、汽车行业、航空航天等。

4. 加速度传感器：加速度传感器可以测量物体的加速度，是惯性测量装置的一种。

常见的应用包括汽车碰撞检测、运动监测等。

5. 气体传感器：气体传感器能够检测环境中的气体浓度，常见的应用包括气体泄漏检测、空气质量检测等。

6. 湿度传感器：湿度传感器用于测量环境的湿度水分含量，广泛应用于气象、农业、温室等领域。

除了上述常见的传感器类型，还有许多其他的传感器，如声音传感器、位移传感器、流量传感器等。

这些传感器在各个领域中发挥着重要的作用，实现各种测量、控制和监测需求。

通过传感器的工作原理和信号输出，我们可以获得所需的物理量信息，为科学研究和工程应用提供有力支持。

《传感器原理与应用》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第6章 压电式传感器6-1 何谓压电效应？何谓纵向压电效应和横向压电效应？答：一些离子型晶体的电介质不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。

且其电位移D(在MKS 单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T 成正比： D = dT 式中 d —压电常数矩阵。

当外力消失，电介质又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。

这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。

若对上述电介质施加电场作用时，同样会引起电介质内部正负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形，且其应变S 与外电场强度E 成正比： S=d t E 式中 d t ——逆压电常数矩阵。

这种现象称为逆压电效应，或称电致伸缩。

6-2 压电材料的主要特性参数有哪些？试比较三类压电材料的应用特点。

答：主要特性：压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点。

压电单晶：时间稳定性好，居里点高，在高温、强辐射条件下，仍具有良好的压电性，且机械性能，如机电耦合系数、介电常数、频率常数等均保持不变。

此外，还在光电、微声和激光等器件方面都有重要应用。

不足之处是质地脆、抗机械和热冲击性差。

压电陶瓷：压电常数大，灵敏度高，制造工艺成熟，成形工艺性好，成本低廉，利于广泛应用，还具有热释电性。

新型压电材料：既具有压电特性又具有半导体特性。

因此既可用其压电性研制传感器，又可用其半导体特性制作电子器件；也可以两者合一，集元件与线路于一体，研制成新型集成压电传感器测试系统。

6-3 试述石英晶片切型（︒︒+45/50yxlt ）的含意。

6-4 为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式和适用场合。

答：（1）并联：C ′＝2C ，q ′=2q,U ′=U,因为输出电容大，输出电荷大，所以时间常数，适合于测量缓变信号，且以电荷作为输出的场合。

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。