传感器 第二章2006

AQ6206－2006煤矿用高低浓度甲烷传感器2006－05－26发布2006－12－1实施AQ6206－2006煤矿用上下浓度甲烷传感器前言煤矿用载体催化与热导组合式上下浓度甲烷传感器是我国煤矿平安监控系统采用的用于高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井井下甲烷气体监测的仪器。

为满足平安生产的需要，根据国家有关法律法规和标准的要求，制定本标准。

本标准由国家平安生产监视管理总局提出。

本标准由全国平安生产标准化技术委员会煤矿平安分技术委员会归口。

本标准起草单位：煤炭科学研究总院XX分院、国家平安生产XX矿用设备检测检验中心。

本标准主要起草人：黄强、樊荣、王涛、于庆、杜文军、陈福民、石发强。

1 X围本标准规定了煤矿用载体催化与热导组合式上下浓度甲烷传感器的技术要求、试验方法、检验规那么、标志、包装、使用说明、运输和贮存。

本标准适用于煤矿井下环境监测中使用的量程为〔0～40〕％CH4和〔0～100〕％CH4载体催化与热导组合式上下浓度甲烷传感器〔以下简称传感器〕。

2 规X性引用文件以下文件中的条款通过本标准引用而成为本标准的条款。

但凡注日期的引用文件，其随后所有的修改单〔不包括订正的内容〕或修改版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

但凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB 191-2000 包装储运图示标志GB/T 2423.1-2001 电工电子产品环境试验第2 局部：试验方法试验A：低温GB/T 2423.2-2001 电工电子产品环境试验第2 局部：试验方法试验B：高温GB/T 2423.4-93 电工电子产品根本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验第2局部：试验方法试验Ea和导那么：冲击GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验第2局部：试验方法试验Ed：自由跌落GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验第2 局部：试验方法试验Fc 和导那么：振动〔正弦〕GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1局部：通用要求GB 3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备第2局部：隔爆型“d〞GB 3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第4局部：本质平安型“i〞GB 4208-93 外壳防护等级〔IP代码〕GB 9969.1-1998 工业产品使用说明书总那么GB 10111-88 利用随机数骰子进展随机抽样的方法AQ 6202-2006 煤矿甲烷检测用载体催化元件MT 210-90 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品根本试验方法MT/T 772-1998 煤矿监控系统主要性能测试方法3 术语和定义3.1 显示值displayed value传感器显示的测量数值。

宁波柯力传感器制造有限公司数字传感器（KLDC型）及其称重显示器（D2001C/D2002C型）说明书2006年12月版目录第一章概述 (2)一、数字传感器基本工作原理二、称重显示器原理三、系统特点四、数字传感器与仪表通讯格式第二章技术参数 (3)一、KLDC型数字传感器技术指标二、D2001/D2002型称重显示器技术指标第三章安装连接 (5)一、仪表前视图和后视图二、传感器与仪表的连接三、打印机与仪表的连接四、大屏幕与仪表的连接使用五、串行通讯接口第四章查看传感器内码 (10)第五章角差调整 (11)一、手动方式二、自动方式（四角自动调整）第六章标定 (13)第七章修改传感器地址 (16)第八章传感器替代功能设置 (18)第九章安装调试 (19)一、秤台和传感器的安装二、仪表参数设定三、秤台的安装调整四、四角误差调整五、标定第九章操作方法 (21)一、开机及开机自动置零二、手动置零（半自动置零）三、去皮功能操作四、日期与时间的设置及操作五、数据记录的贮存操作六、称重数据的删除七、日报表打印八、注意事项第十章常见故障与解决方法 (24)第十一章维护保养及注意事项 (27)第一章概述一、数字传感器基本工作原理数字式传感器系统，是在传统电阻应变式传感器基础上，结合现代微电子技术，微型计算机技术的集成而发展起来的一种新型的电子称重技术。

它是由模拟传感器（电阻应变式）和数字化转换模块两部分组成，数字模块由高度集成化的电子电路，采用SMT表面贴装技术制成，主要包括：放大器、“A/D”转换器，微处理器（CPU）、存贮器（E2prom）、接口电路（RS485）和数字化温度传感器等组成。

二、称重显示器原理采用RS485接口与数字式称重传感器实现通讯，最多可外接32只数字式称重传感器，可进行手动/自动偏载调节（四角调整），可自动对单只传感器寻址并读取数据，可现场自动修改传感器编号。

可以实现对数据的处理，如：显示、标定、发送、存储、打印等功能。

1.电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。

光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。

（2）光生伏特效应: 在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。

基于该效应的光电器件有光敏晶体管、光电池。

7.1.2 外光电效应的光电器件1．光电管光电管有真空和充气光电管，常见的光电管外形和电路如图所示，阳极A与阴极K 封装在一个玻璃壳内，当入射光照射在阴极上，阴极表面电子吸收光子的能量，当其自身能量足以克服阴极束缚力的时候，就会逸出阴极表面，如果在阴极与阳极之间加以正向电压，逸出的电子就会定向射向阳极而形成光电流。

光电管主要有以下几点特性：(1).光电管的光谱特性(2).光电管的伏安特性(3).光电管的光电特性(4).暗电流2．光电倍增管7.1.3内光电效应器件1. 光敏电阻1). 光敏电阻的结构与工作原理2). 光敏电阻的主要参数与基本特性①暗电阻与亮电阻:②伏安特性③光照特性④光电灵敏度⑤光谱特性⑥频率特性3)光敏电阻好坏的判断: 将万用表置于RXlkΩ挡，置光敏电阻于距25W白炽灯50cm 远处(其照度约为100 1m)，可测得光敏电阻的亮电阻；再在完全黑暗的条件下直接测量其暗阻值。

若亮阻值为几千欧姆到几十千欧姆，暗阻值为几兆欧姆至几十兆欧姆，则说明光敏电阻质量良好。

2. 光敏二极管热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。

在自然界中只要物体本身具有一定温度(高于绝对零度)，都能辐射红外光。

例如电机、电器、炉火、甚至冰块都能产生红外辐射。

红外光和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。

能全部吸收投射到它表面的红外辐射的物体称为黑体；能全部反射的物体称为镜体；能全部透过的物体称为透明体；能部分反射、部分吸收的物体称为灰体。

严格地讲，在自然界中，上述这些特性就是把红外光辐射技术用于卫星遥感遥测、红外跟踪等军事和科学研究项目的重要理论依据。

中国计量学院2006年攻读硕士学位研究生入学试题考试科目名称:传感技术考试科目代码: 422考生姓名:考生编号:本试卷共九大题，共四页码。

一．解释物理概念或名词（共10小题，每小题3分，共30分）答案请写在另附的答题纸上，可以不抄题，要标明符号。

1．传感器的线性度、迟滞、阈值2．传感器的幅频特性和相频特性3．电阻应变片的横向效应4．压电效应5．可见光的波长范围、大气窗口6．霍尔效应7．零点残余电压8．压阻效应9．光电效应10．热电效应二．填空题（共 30空，每空0.5分，共15分）传感器按构成原理，可分为 型和 型两大类，一般由 、 、三部分组成。

为了改善其性能，可采用下列技术途径 、 、 、 、 。

列举三种电感传感器 、 和 。

最常用的螺管型差动变压器式传感器是式的。

光电器件按探测原理可为和 两种。

莫尔条纹有 、 、 三个重要特性。

电阻应变片的温度误差包括 和 。

压电传感器的前置放大器有 、。

电容传感器的转换电路除可用谐振调幅和调频电路外，较多采用的电路还有 、 、 、 。

热电阻传感器的测量引线有 、 、 。

三．选择正确答案题（正确答案只有一个）（共10小题，每小题2分，共20分）1．传感器能检测到的最小输入增量为 。

A. 灵敏度B.迟滞C. 阈值D. 分辨率2．被测信号x (t )的最高频率为时，采样频率至少为m f c f ，才能恢复原始波形，否则，会引起信号失真。

A. B. C. 2m f 5.0m f m f 3．用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了 原理。

A.磁阻效应B. 正压电效应C.逆压电效应4．位置敏感器件的缩写为 。

A.PSDB. CCDC.PZT5．电机轴上安装一个10个齿的调制盘，当电机以30的角速度转动时，光电二极管的输出信号频率是。

A．300Hz B. 180 Hz C. 450Hz D. 150Hz6．为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过来实现。

A．减小弹簧片的刚度 B. 增加磁铁的质量C. 减小系统的阻尼力D. 提高磁感应强度7．差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于。

传感器【学习目标】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．一、传感器的工作原理1．概念：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器．2．组成：一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成．3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量．例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号．4．流程：5．类别：最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成，它感受被测量时，直接输出电学量，如热电偶．有的传感器由敏感元件和转换器件组成，设有转换电路，如光电池、光电管等；有的传感器，转换电路不止一个，要经过若干次转换．6．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．7．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等．例1(单选)如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化．若Q随时间t的变化关系为Q＝bt＋a(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是()A．①和③B．①和④C．②和③D．②和④[针对训练1] 如图所示是电饭锅的结构，试回答下列问题：(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收．锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？为什么？二、传感器的应用1．力传感器的应用——电子秤(1)作用：称量物体重量(2)敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．2．声传感器的应用——话筒(1)话筒的作用：把声信号转换为电信号．(2)话筒分类：①电容式话筒；②驻极体话筒；③动圈式话筒．3．温度传感器：(1)敏感元件：热敏电阻和金属热电阻；(2)应用：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器．4．光传感器：(1)敏感元件：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等；(2)应用：鼠标、火灾报警器、光控开关．【例2】如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知RT在95℃时的阻值为150 Ω，在20℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下RT的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃.③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录____________．⑤将RT的温度降为T1(20℃＜T1＜95℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录______________．⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝__________.⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.[针对训练2](单选)如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R1能接收到发光元件A 发出的光，每当工件挡住A发出的光，光传感器B就输出一个电信号，并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20、…(单位：cm)．则以下说法正确的是(不计工件挡住光的时间)() A．工件的加速度为0.1 m/s2B．工件的加速度为0.2 m/s2C．当无光照射R1时，光传感器就输出一次高电压D．当无光照射R1时，光传感器就输出一次低电压方法总结传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，有的原理甚至较难理解．但不管怎样，搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键．因此，求解时必须结合题目提供的所有信息，认真分析传感器所在的电路结构，并注意以下两个方面的问题：1．确定传感器所感受到的物理量传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等．2．转换电路把输出转换成电学量信号通过电学元件把敏感元件输出的物理量转换成电学量信号，最后借助转换电路把电学量信息转换为便于显示、记录、控制的量．巩固训练一、概念规律题组1．(单选)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2．(多选)下列说法中正确的是()A．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大3．(单选)在如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不远，下列说法正确的是()A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变4．(多选)如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好二、思想方法题组5．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性，现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图(a)的实物图上连线．(a)(b)(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图(b)的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)．6．如图所示，图甲为热敏电阻的R—t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问：(1)应该把恒温箱内的加热器接在__________(填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________ Ω.思维提升1．所谓传感器，就是能够把不易测量的力、运动、热、光等物理量转换为易于测量的电学物理量的元件或装置．2．不同的传感器特性不同，制作它们的材料亦不同．熟练掌握不同传感器的不同特性是解决传感器问题的关键．3．传感器需借助转换器件和转换电路完成非电学量向电学量的转换，分清传感器所在电路和熟知串并联电路的规律是解决传感器问题的基础．课后作业【基础演练】1．(多选)美国科学家Willard S. Boyle与George E. Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有() A．发光二极管B．热敏电阻C．霍尔元件D．干电池2．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量．热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向________移动(填“左”或“右”)．(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是__________________________________．3．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2.0 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)(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的示数为零．4．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．按图甲连接电路，提供8 V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．(1)图中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，它的面积表示的物理意义是__________________；(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________________C；(3)根据以上数据估算，电容器的电容是________F.5．这是一个研究圆周运动向心力的实验设计：在一个透明玻璃做成的圆台面上均匀贴了数条反光度很高的狭窄铝箔纸条，在圆盘上方某处安装了一个光传感器，它具有发射红外光线、同时可接收反射光的功能．台面上有一条光滑的凹槽，凹槽的尽头，靠近台壁处安装了一个力传感器(可以感知力的大小)，力传感器前放置一个小球．圆盘转动时，光传感器发出的光线在铝箔处反射被光传感器接收，在没有铝箔处将透射过去．小球压迫力传感器，获得传感器给球的弹力，这个力充当小球做圆周运动的向心力，力的大小可以通过传感器测量．当光传感器和力传感器通过数据采集系统与电脑连接后，电脑显示屏可显示出光接收波形图(见图)和力的测量数值F0.现已知光传感器在圆台面上的投影与转轴相距r，小球的质量为m，球心与转轴相距R，铝箔宽度d，电脑显示出铝箔条反射光的最短时间为t1.(1)用上述条件可以求出小球做圆周运动所需要的向心力F＝________，并与F0比较，从而验证向心力公式．(2)这一设计对转台做非匀速圆周运动的情况是否适用，简要说明理由．6．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R p在不同照度下的阻值如下表：照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电阻(kΩ)75 40 28 23 20 18(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．(2)如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 (lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻R p(符号，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ (限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干．实验：传感器的简单使用基本实验要求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．数据处理在如图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．5．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连成图甲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，测量电路如图甲所示，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.图甲图乙图丙温度t/℃30.040.050.060.070.080.090.0R L阻值/Ω54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V 5.07 5.02 4.97 4.90 4.83 4.75 4.66回答下列问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线．(2)为了检验R L与t之间近似为线性关系，在坐标纸(图丙)上作出R L－t关系图线．(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图所示，电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻R L的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________．递进题组1．[温度传感器的应用]如图所示，图甲为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.2．[温度传感器的应用]利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)．(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 °C(如图甲所示)，则25 °C的刻度应在20 °C的刻度的________(填“左”或“右”)侧．(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．考点二光电传感器的应用例2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R OS在不同照度下的阻值如表所示：照度(lx)0.20.40.60.8 1.0 1.2电阻(kΩ)754028232018(1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明光敏电阻阻值随照度变化的特点．图甲图乙(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗、照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻R OS(符号，阻值见上面表格)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ ，R3＝40 kΩ (限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干．变式题组3．[光电传感器的应用]（多选）如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，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．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当光照射R1时，信号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4．[光电传感器的应用]（多选）如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大考点三传感器在实验中的应用例3利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等．图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U－I关系图线．(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10 Ω)、滑动变阻器B(0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图．(2)如果将该小灯泡接入图丙所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V．则此时小灯泡的电功率为________ W，电源的内阻为________ Ω.变式题组5．[传感器在生产、生活中的应用]传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，取g＝10 m/s2.请作答：压力F/N025******* 1 000 1 250 1 500…电压R/Ω300270240210180150120…(1)该秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的质量是________kg.。

灰度传感器日期:2006-5-16 13:58:38 来源: 点击: 690 添加到收藏夹实图:原理和功能：灰度传感器是模拟传感器，灰度传感器利用光敏电阻对不同颜色的检测面对光的反射程序不同，其阻值变化在的原理进行颜色深浅检测。

灰度传感器有一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上。

在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为机器人可以识别的信号。

技术指标：重量：20g 额定电压：DC 5.0V 调节方式：多圈电阻式调节指示方式：无安装方式：灰度传感器线长：20cm±1cm返回值：0~255，检测颜色越浅，返回值越小连接方式：1条3芯排线和1条4芯排线，2510型3脚插头使用方法:将传感器的发射/接收头用螺钉固定至机器人底部，发射/接收头离开地面约0.5厘米，插头连接到机器人空余的模拟口上，即可正常使用。

灰度传感器上无信号指示灯，但是配有检测颜色返回模拟量大小调节器。

欲使检测给定的颜色时，可以将发射/接收头置于给定颜色处，配合调节器即可调出合适的返回模拟量。

方法如下：λ将调节器逆时针方向旋转，返回模拟量变大；λ将调节器顺时针方向旋转，返回模拟量变小；可以一直调节直到你需要的数值为止。

若需要准确的模拟量，可以用程序在液晶屏幕上显示，配合调节器即可调出准确的模拟量。

注：大家在用螺丝刀旋转调节器时，不要旋的太快，也不要旋的太用力，以防旋坏，在发现旋不动时，应马上停止。

示例：假设在模拟3口（A3）接上一个灰度传感器来说明它的使用。

将灰度传感器的单向插座插在模拟3口（A3）上，并用螺丝钉将灰度传感器固定在机器人上，用螺丝钉将发射/接收头固定在机器人前下方。

本例功能：检测正前方有无白色（或浅色）。

遇到白色，就停止前进；如没有，就一直前进。

程序及流程图如下所示：void main(){while(1){motor(0,40); //无白色就一直前进motor(1,40);while( analog(3)<127) //有白色就停止{ stop(); }}}运行程序,观察机器人行走可知：无白色时，一直前进；有白色时，即停止前进。

《传感器与检测基础》习题集测量误差和仪表的性能指标1、什么是真值? 什么是约定真值、相对真值?2、什么叫绝对误差，相对误差，引用误差，回差?3、什么叫系统误差、随机误差和疏忽误差? 各有什么特点? 产生的原因是什么?4、什么叫测量不确定度、准确度和准确度等级? ’5、测量不确定度有哪几种形式? 试总结各种不确定度的计算程序。

6、有两台测温仪表，其测量围分别是0-800~C和600-1100℃，已知其最大绝对误差均为±6℃，试分别确定他们的精度等级。

7、检定一块1.5级刻度为0～100kPa的压力表，发现在50kPa处的误差最大为1.4kPa，其它刻度处的误差均小于1.4kPa，问这块压力表是否合格?1．弹簧管压力表测压原理是什么？试述弹簧管压力表的主要组成及测压动作过程。

2．试述石英晶体压电效应的产生过程。

横向和纵向压电效应的产生与所测压力之间的关系是什么？3．什么是霍尔效应？霍尔电势的大小和方向与哪些因素有关？4．金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有什么不同？5．一台差压变送器，测量围是0～60 kPa，输出信号围是4～20 mA，问被测差压为35 kPa时，变送器的输出应是多少mA？13.3mA6．电容式压力传感器有哪几种类型？差动式结构具有什么优点？7．电容式压力变送器，测量围为0～250kPa，求输出信号为16mA时，被测压力应是多少kPa？187.5kPa8．试述自感传感器及差动变压器的工作原理灵敏度。

9．振弦式压力变送器的工作原理是什么？如何使得振弦产生振动？10．要求测量0.8MPa的压力，测量的最大误差应小于或等于±0.01MPa，现有一块0～1.0MPa、精度0.5级的压力表，问量程和精度能否满足要求？应选择何量程、何精度？0-1.6Mpa,0.625% 0.511．需要测量某台空气压缩机缓冲罐的压力，工作压力围为 1.1～1.6MPa，要求就地观察，并要求测量误差不得大于罐压力的±5％，试选择一合适的压力仪表用于测量。