2温度传感器

温度传感器典型练习题2注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上1．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要的作用.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.热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻t R作为传感器制作的简单自动报警器的电路图.下列说法正确的是()A．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处B．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处C．若使启动报警的温度提高些，则应将滑动变阻器滑片P向左移动D．如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑片P都不能报警，且电路无故障，可能原因是左边电源电压太低【答案】ACD【详解】A、B、根据图中曲线的趋势可以得出,电阻随温度的升高而减小,因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,为了使温度过高时发送报警信息,则热敏电阻阻值最小,此时竖直的金属片被吸到a处，所以开关c应该接在a处,故A对；B错；C、若使启动报警的温度提高些，则热敏电阻更小，要回路中电流不变，则应该调整滑动变阻器阻值变大，即向左移动滑片即可，故C对；D、在最低报警温度时不能报警,说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触,这可能由多种原因造成,如:①左边电源电压太低,电源提供的电流太小,导致磁铁的磁性太弱;①弹簧的劲度系数太大,电磁铁的吸引力小于弹力等，故D对；故选ACD【点睛】本题考查学生对生活中半导体具体实例的了解情况.此外本题通过影响电阻的因素的实验,考查学生识图能力以及分析问题和解决问题的能力.2．下列关于电饭锅的说法正确的是（）A．电饭锅中的温度传感器的主要组件是铁氧体B．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，当温控开关自动断电后，它不能自动复位【答案】ABD【详解】电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件感温铁氧体，故A正确；在常温下具有铁磁性，但温度升高到103①时便失去了铁磁性，不能被磁铁吸引．这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”，故B正确；水的沸点为100①，由B可知不能自动断电，故C错误；用电饭锅煮饭时，若温控开关断电后，它不能自动复位，故D正确；【点睛】电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件感温铁氧体，特点：在常温下具有铁磁性，但温度升高到103①时便失去了铁磁性，不能被磁铁吸引．这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”．3．如图是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是（）A．常温时上下触点是断开的B．双金属片温度升高时，上金属片热膨胀系数大于下层金属C．原来温度控制在80①断开电源，现要求60①断开电源，应使调温旋钮下调一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些【答案】BD【分析】电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断．常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开．原来温度上升到80①时，断开电源，现在要求60①时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮．【详解】A.常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的．故A错误．B.双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开．故B正确．C.原来温度上升到80①时，断开电源，现在要求60①时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮，即应使调温旋钮上调一些，故C错误．D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，温度要高一点，由C的分析可知，应使调温旋钮下移一些，故D正确．故选BD．4．下列关于传感器的说法正确的是（）A．热敏电阻是把温度这个热学量转化为电阻这个电学量B．金属热电阻的电阻率随温度的升高而减小C．电熨斗中的双金属片是温度传感器D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件【答案】ACD【详解】热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，且随着温度升高，其电阻在减小，故A正确；金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，故B错误；电熨斗中的双金属片是利用了温度传感器；利用了热胀冷缩的原理，故C正确；霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件，故D正确．所以ACD正确，B错误．5．南通一中博约楼楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．它的控制电路中可能接入的传感器是A．光传感器B．温度传感器C．声音传感器D．北京时间传感器【答案】AC【详解】根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器．故选AC．6．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同．以下有关传感器的说法正确的是：A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用B．非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是生物传感器C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器D．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，能控制电路的通断【答案】ACD【详解】办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开，是光传感器的应用，故A正确；利用红外线的热效应可以制成多种开关，本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现．是利用光传感器而制成的，故B错误；空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器．故C正确；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，这种传感器作用是控制电路的通断，故D正确；故选ACD.【点睛】红外线有很多作用，本题所涉及水龙头以及智能门都运用了红外线的热效应，空调机是运用了温度传感器，电熨斗是运用了温度传感器.7．如图所示为电熨斗的结构图，下列关于电熨斗的说法正确的是()A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B．常温下，上下触点是接触的，温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料【答案】BC【详解】A．当温度升高时，金属片向膨胀系数小的发生弯曲，触点断开，故双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属片，故A 错误；B ．常温下，上下触点接触，温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开，起到调温作用，故B 正确；C ．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，当温度升到较高，金属片发生弯曲较厉害触点才断开，故C 正确；D ．双金属片是一种导体材料，故D 错误；故选BC.8．如图所示，甲为在温度为10①左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻120k R =Ω、210k R =Ω、 340k R =Ω，t R 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，当a 、b 两点间的电压0ab U 时，电压鉴别器会令开关 S 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a 、b 两点间的电压0ab U >时，电压鉴别器会令开关S 断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（ ）A ．10①B ．20①C ．30①D ．40①【答案】C 【详解】通过审题可知0ab U =是电压的临界点，对应着开关S 的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降。

Section 1 - IntroductionThis document has been designed to assist the end-user with the installation of Anderson RTD's with Sealed Cable or Quick Disconnect Receptacle to provide optimum performance with minimum maintenance. A properly installed sensor will provide years of trouble-free service.SPECIFICATIONSRTD's (SA or SW - 1/2 Series)Accuracy: +/- 0.5% of measuring range Measuring Range: -50 - 350°F Alpha Coefficient: 0.00385 ohms/ohm/°C (100 ohm) 0.00375 ohms/ohm/°C (1000 ohm)Ambient Temperature Range: -50 - 170°F Housing Material: 304 stainless steel Fitting Material: 316 stainless steelSection 2 - Theory of OperationAn RTD or Resistance Temperature Detector converts the sensed temperature into a resistance signal. A 100 ohm RTD will measure 100 ohms at 0°C (32°F), and its resistance will increase as the temperature increases. The amount of change in resistance per degree Celsius is related to the RTD's alpha coefficient. Anderson 100 ohm RTD's have an alpha coefficient of 0.00385 ohms/ohm/°C (also referred to as a 385 coeff.), which is a DIN standard. For a 100 ohm RTD, for every degree Celsius increase in temperature, the resistance will increase 1.00385 times its current reading. These RTD curves are provided at the end of this manual.For applications where longer cable runs are required, or a 4-20 mA signal is desired a CT-Series sanitary temperature transmitter is available. A temperature transmitter utilizes a 100 ohm RTD and an electronic circuit which converts the resistance signal to a 2-wire 4-20 mA signal.Anderson Instrument Co., Inc.156 Auriesville Rd.Fultonville, NY 120721-800-833-0081Fax: 518-922-8997Instruction ManualRTD's with Sealed Cable or Quick Disconnect ReceptacleSection 3 - Sealed Cable Sensor InstallationThe physical installation is the most important concern with regards to promoting sensor reliability. Sensors must be installed in such a way that the housing and cable are not subject to physical abuse, and moisture, or moist air is not allowed to enter the sensor housing or cable.SENSORSSealed cable sensors should be mounted so that the end of the probe with the nylon strain relief does not protrude out into traffic areas or where it may be impacted by another object. The strain relief is permanently sealed to the sensor housing. Do not attempt to remove the strain relief, or the warranty will be voided. Splicing of the sensor cable should be avoided if possible. If the cable must be spliced, it should be done in a waterproof junction box. A splice in the cable will provide a path for water or water vapor to enter the sensor housing and cause premature sensor failure.red as common wires.-IN* ______ Green __________________+IN* ______ White _________________+EX*______ Red __________________GND______ Clear _________________SHDThe clear shield wire should be connected to earth ground at the receiver end only.*The connections are made to these terminals on many Anderson receivers.Section 4 - RTD with Quick Disconnect Receptacle Installation Sensor Pin Out2.Strip back1-1/4”of outer sheathing,cut offany excess wires,shield and ground.Strip off1/4”insulation from remaining two wires.It is notnecessary or recommended to tin the wires.Compression Ring,Seal Grommet,and Sleeve asshown below.4.Press the Seal Grommet into the Sleeve and3.Screw on the Sleeve.Hand-tighten only.SleeveRingScrewchoose cable ODPin4-The physical installation is the most important concern with regards to promoting sensor reliability. Sensors must be installed in such a way that the housing and cable are not subject to physical abuse, and moisture, or moist air is not al-lowed to enter the sensor housing or cable.GrommetRingScrew-2included choose one to accommodate cable OD 2.Strip back1-1/4”of outer sheathing,cut offany excess wires,shield and ground.Strip off1/4”insulation from remaining two wires.It is notnecessary or recommended to tin the wires.1.Insert cable through Pressing Screw,Compression Ring,Seal Grommet,and Sleeve asshown below.Screw Field Wireable Connector AssemblySection 5 - MaintenanceAnderson electronic sensors require very little, if any, maintenance. We suggest that the sensors be inspected at 6 month intervals to ensure that they are not physically abused, moisture is not entering the housing, and that the wiring is sound.about 108 ohms. See the included table for the proper readings at other temperatures. Then measure between the two com -mon wires and look for a 1 to 3 ohm reading. Finally, there should be an open circuit between all three wires and the stainless steel sensor housing.Please feel free to contact Anderson Technical Services Department at 1-800-833-0081 for further assistance troubleshooting.Section 6 - CalibrationRTD's cannot be calibrated. They can, however, be checked for an accurate reading. At the end of this manual there is table including temperature versus resistance for 100 ohm RTD's. See the section above on wiring to determine where to take the resistance measurement. If the RTD is a three wire, the resistance added by the cable should be subtracted from the total resistance reading. To determine the resistance added by the cable, measure between the two common wires.2.Strip back 1-1/4”of outersheathing,any excess wires,shield and 1/4”insulation from remaining necessary or recommended to shown 4conductor,stranded,18-24AWG,shielded with ground.4-8mm (0.16-0.31”)Cable Sheath ODCABLE REQUIREMENTS4.PressSleeve ande a Screw another 3/43.Screw on the Sleeve.cable ODPin 4-Pin 1-2-Black3-Green1/4”insulation from necessary or Grommet-2included (Pin 2)(Pin 1)(Pin 4)or bare)wirePin 4-Pin1-Pin 2-Black Pin 3-Green Connector Endground. Strip off 1/4” insulation from remaining two wires. It is notnecessary or recommended to tin the wires.3. Screw on the Sleeve. Hand-tighten only.4. Press the Seal Grommet into the Sleeve and hand-tighten the Pressing Screw.5. Use a wrench to tighten the Pressing Screw another 3/4 turn. Do not over-tighten!0.00385 ohms/ ohm / °CDegrees Fahrenheit-17.78-15.00-12.22-9.44-6.67-3.89-1.110.001.674.447.2210.0012.7815.5618.3321.1123.8926.6729.4432.2235.0037.7840.5643.3346.1148.8951.6754.4457.2260.0062.7865.5668.3371.1173.8976.6779.4482.2285.0087.7890.5693.33100.00107.22121.11135.00148.89Ohms Degrees Celsius93.0494.1295.2196.3197.3998.4899.57100.00100.65101.73102.82103.90104.98106.07107.15108.22109.31110.38111.45112.53113.61114.68115.76116.83117.90118.97120.04121.11122.17123.24124.31125.37126.44127.50128.56129.62130.68131.74132.80133.86134.91135.97138.50141.24146.48151.70156.900510152025303235404550556065707580859095100105110115120125130135140145150155160165170175180185190195200212225250275300Appendix B - Technical NotesRTD CONFIGURATIONSThere are 3 major RTD wiring schemes, two wire, three wire, and 4 wire. Two Wire RTDFigure 1 shows a two wire RTD configuration. A current source is applied to one of the wires and the circuit ground is connected to the other. The voltage generated is a function of the total resistance and the current (I) going through it.V = I x (RTD + Wire Resistance 1 + Wire Resistance 2)Temperature = f(V)It can be seen in the calculation that the length of the wires connecting to the RTD affects the overall resistance, which will add an offset error to the temperature measurement.Three Wire RTDA 3 wire RTD is used to negate the errors created by wire resistances (Figure 2). This design requires two current sources(I1, I2), one applied to wire 1 and one applied to wire 3. The sum of the two current sources flow through wire 2.The voltage at wire 1 will be:VW1 = (I1 x WR1) + (I1 x RTD) + ((I1 + I2) x WR3)The voltage at wire 3 will be:VW3 = (I2 x WR3) + ((I1 + I2) x WR3)This method requires that the resistance of wire 1 and its connections is the same as wire 3 and its connections; V RTD is equal to V W3 - V W1. The effect of wire and connection resistance has been canceled.Therefore this is a good choice for sensors with longer but equal lead lengths and good circuit connections.Four Wire RTDThe 4 wire RTD uses only 1 current source. A current is injected through WR1, the RTD and WR2. WR4 and WR3 is connected to a very high impedance differential amplifier. Because there is no current flowing through WR3 and WR 4, there is no voltage drop across them and the amplifier inputs sees only the voltage directly across the RTD.This method is not affected by the difference in wire and connection resistances.Therefore this is a good choice for sensors with non-equal lead lengths or with connections resistances that could change over time.RTD2WIRE RTDWIRE RESISTANCE2WIRE RESISTANCE1RT 3WIRE RTDRTD1RTDWIRE RESISTANCE3RTD24WIRE RTDWarranty and Return StatementThese products are sold by the Anderson Instrument Company (Anderson-Negele) under the warranties set forth in the fol-lowing paragraphs. Such warranties are extended only with respect to a purchase of these products, as new merchandise, directly from Anderson or from an Anderson distributor, representative or re-seller, and are extended only to the first buyer thereof who purchases them other than for the purpose of resale.WarrantyThese products are warranted to be free from functional defects in materials and workmanship at the time the products leave the Anderson factory and to conform at that time to the specifications set forth in the relevant Anderson instruction manual or manuals, sheet or sheets, for such products for a period of one year.THERE ARE NO EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES WHICH EXTEND BEYOND THE WARRANTIES HEREIN AND ABOVE SET FORTH. ANDERSON MAKES NO WARRANTY OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE WITH RESPECT TO THE PRODUCTS.LimitationsAnderson shall not be liable for any incidental damages, consequential damages, special damages, or any other damages, costs or expenses with the exception of the cost or expense of repair or replacement as described above.Products must be installed and maintained in accordance with Anderson instructions. Users are responsible for the suitability of the products to their application. There is no warranty against damage resulting from corrosion, misapplication, improper specifications or other operating conditions beyond our control. Claims against carriers for damage in transit must be filed by the buyer.This warranty is void if the purchaser uses non-factory approved replacement parts and supplies, or if the purchaser attempts to repair the product themselves, or through a third party, without Anderson authorization.ReturnsAnderson’s sole and exclusive obligation and buyer’s sole and exclusive remedy under the above warranty is limited to repair-ing or replacing (at Anderson’s option), free of charge, the products which are reported in writing to Anderson at its main office indicated below.Anderson is to be advised of return requests during normal business hours, and such returns are to include a statement of the observed deficiency. The buyer shall prepay shipping charges for products returned, and Anderson, or its representative, shall pay for the return of the products to the buyer.Approved returns should be sent to:ANDERSON INSTRUMENT COMPANY INC.156 AURIESVILLE ROADFULTONVILLE, NY 12072 USAATTN: REPAIR DEPARTMENTForm Number AIC3412© November 1993Revised: July 2010Supersedes: March 2007。

传感器技术与应用传感器技术与应用（一）传感器是一种能够对物理量进行检测并输出电信号的器件，它是信息化时代最为重要的基础元器件之一。

随着科技的发展和现代工业技术的不断升级，传感器技术和应用也日新月异，其涉及的范围越来越广泛，性能要求也越来越高。

本文将从传感器技术的原理和分类以及传感器在工业、医疗、环保等方面的应用等方面进行介绍。

一、传感器技术的原理与分类传感器原理是通过一定的敏感元件，将被测量的物理量转换成与之成正比的电信号，如电压、电流、电阻等。

根据敏感元件不同可以将传感器分为多种类型，如：压力传感器、温度传感器、声音传感器、位移传感器、磁力传感器等。

1. 压力传感器压力传感器是一种将压力转化成电信号输出的敏感器件。

它们广泛应用于流量控制和气体压力测量等领域。

压力传感器作用于流体、气体或压力元件上，并输出电信号。

2. 温度传感器温度传感器用于测量环境或物体的温度。

根据测量温度的位置和场合，温度传感器可以分为接触式温度传感器、非接触式温度传感器和热电偶式温度传感器。

3. 位移传感器位移传感器是一种用于测量物体位移的传感器。

它可以测量线性、角度、旋转和振荡运动等。

位移传感器具有灵敏度高、反应时间快、可靠性好等特点。

4. 声音传感器声音传感器是测量声音强度的传感器。

它们通常被用于噪音监测、音频测量和语音分析应用。

5. 磁力传感器磁力传感器是一种测量磁场性质的传感器。

它可以检测磁场的大小和方向，并把这些信息转化为电信号输出。

二、传感器在工业应用中的应用1. 机器人在工业自动化方面，机器人是使用最广泛的设备之一。

现代工业中的机器人需要高精度、高灵敏度和高速度的传感器来控制和感知周围环境。

例如，机器人可以通过视觉传感器来探测餐具的位置和数量，同时可以使用力传感器来检测餐具摆放的压力和重量。

2. 汽车在汽车行业中，传感器应用十分广泛。

传感器可以用于测量引擎的负荷和温度、发动机的振动和压力等方面。

它们还可以用来监测车辆的行驶速度、方向和位置等信息。

VRT-2（T）振动温度传感器工作原理VRT-2（T）型振动速度（及温度）变送器1．VRT-2（T）型振动速度（及温度）变送器简介该仪器内置2个CD6振动传感器和一个温度传感器,可测2个互相垂直方向的振动和温度,安装方便，可与计算机、PLC、DCS等设备连接。

2．技术参数●振动量程：垂直0～500um水平0～500um●温度量程：-50℃～150℃●频率响应：5～500Hz●自振频率：10Hz●电流输出:垂直振动:4～20mA水平振动:4～20mA温度:4～20mA●输出阻抗：≤500Ω●工作电压：DC24V● 大加速度：10g●测量方向：垂直和水平●使用环境：温度-30℃～60℃相对湿度≤90%3．安装●安装位置：垂直或者水平安装于被测振动点上两线制一体化振动速度变送器，是基于较恶劣环境条件下场合使用而设计制造的，请根据现场情况进行产品选择。

两线制一体化振动速度变送器，是振动变送器的基础上，运用我们多项新技术；将环路变换电源、压电传感器、低功耗精密测量电路等集成在一起，推出的具有水平的两线制一体化振动变送器。

工作原理两线制一体化振动速度变送器内置MEMS压电元件感应振动速度，通过高精密集成电路将加速度转换为速度峰值/有效值；再将速度峰值/有效值转换为对应量程的4～20mA电流输出，便于远传显示和控制；非常适用于连接到DCS、PLC及数据采集系统中等。

性能特点①两线制环路，变送器使用维护更方便、更经济；②*容错技术，环路两线极性任意联结；③低功耗、高稳定度测量线路，全集成工艺，保证了振动速度线性对应的高精度4~20mA电流输出；④MEMS压电核心，一体化结构，坚固耐用；⑤多种安装、连接型式，多种振动量程范围，可满足各种场合应用要求。

变送器技术指标电源：+24±15%Vdc电源供电，最大功耗0.5W；测量量程：0～12.50mm/s rms；（量程任意可选）频率范围：10～1000Hz；-3db；敏感方向：轴向，任意方向/角度安装；横向灵敏度：≤3%；电气隔离：500Vrms，电路与壳体隔离；电流输出：标准4～20mA输出；。

1传感器2温度传感器和光传感器[学习目标] 1.知道什么是传感器，知道其将非电信息转换成电信息的意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．1．传感器(1)定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．(2)组成：一般由敏感元件和处理电路组成．①敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形成电信号．②处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量．(3)敏感元件的原理①物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；②化学类：基于化学反应的原理；③生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．2．温度传感器(1)分类①热双金属片温度传感器．②热电阻传感器．③热敏电阻传感器：a．NTC型：电阻值随温度升高而减小．b．PTC型：电阻值随温度升高而增大．(2)作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量．3．光传感器(1)原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．(2)作用：感知光线的变化或场景变换，使机器作出反应．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．(×)(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用．(√)(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小．(√)一、传感器当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？答案人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门．1．传感器的原理：非电学量→传感器(敏感元件、处理电路)→电学量2．在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的．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制成的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．水银温度计是一种传感器答案 B解析传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D错误．例2如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时()图1A．电路中的电流减小，油箱内油面降低B．电路中的电流减小，油箱内油面升高C．电路中的电流增大，油箱内油面降低D．电路中的电流增大，油箱内油面升高答案 D解析油面升高，金属片向下移动，R接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D正确．二、温度传感器如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R T 上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精挥发，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻R T温度升高，电阻值减小，表针将向右偏．1．温度传感器的作用：将温度的变化转换为电学量的变化．2．常见的温度传感器(1)热双金属片温度传感器①原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路的通断．②应用：日光灯启动器，电机、电冰箱保护等．(2)热电阻传感器①原理：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，当外界温度t发生变化时，其电阻值按R＝R0(1＋θt)的规律变化(θ为温度系数，R0为t＝0 ℃时导体的电阻)．②应用：测温度、测流量等．(3)热敏电阻传感器①原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．②应用：测温、温度控制或过热保护等．③分类：正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻随温度升高而增大．负温度系数的热敏电阻(NTC)，它的电阻随温度的升高而减小．例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图3所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时()图3A．电容器C的带电荷量增大B．电压表的读数增大C．电容器C两极板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大答案AB解析当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝ER总知I变小，又U＝E－Ir，电压表的读数U增大，B正确；又由P1＝I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两极板间的电压U2＝U－U1，U1＝IR1，可知U1变小，U2变大，由场强E′＝U2d，Q＝CU2可知，Q、E′都增大，故A正确，C错误．三、光传感器如图4所示为光电式烟尘浓度计的原理图，请阅读教材，然后简述其工作原理．图4答案光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线．一路光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号．另一路光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸收或散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱．两路光线分别转换成电压信号U1、U2，如果U1＝U2，说明被测的光路上没有烟尘；相反，如果U1、U2相差较大，说明烟尘较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度．光敏电阻是由半导体材料制成的．它的阻值随光照强度的变化而变化，光照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大．例4(多选)如图5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()图5A．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答案ABC解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确.1．(对传感器的理解)许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是()A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移答案 C解析楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音，C正确．2．(对传感器的理解)关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是()A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息C．非电信息→敏感元件→电信息→处理电路D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息答案 A3．(光敏电阻的特性)如图6所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则(电源内阻不计)()图6A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析当用光照射电阻R3时，R3电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A正确．4．(热敏电阻的特性)某温控电路的原理如图7所示，R M是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15 ℃～27 ℃的环境中工作．当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备．下列说法中正确的是()图7A．环境温度降低，R M的阻值减小B．环境温度升高，U ab变大C．滑片P向下移动时，U ab变大D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度答案 D解析环境温度降低时，R M的阻值变大，A错误；环境温度升高，R M的阻值减小，U ab变小，B错误；滑片向下移动，回路电流减小，U ab变小，C错误；调节滑片位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度，D正确．考点一传感器及工作原理1．(多选)下列说法正确的是()A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具答案ABD解析传感器的任务就是采集信息，选项A正确；干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它们靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，选项B正确；电视遥控接收器中使用了红外线传感器，选项C错误；由传感器的定义知，选项D正确．2．(多选)关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置有磁场时，两个簧片被磁化而接通，所以是做开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开，故C、D正确，A、B错误．3.如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A正确．4．街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的()A．光敏性B．压敏性C．热敏性D．三个特性同时应用答案 A解析要求灯夜晚亮，白天熄，可知光的强弱导致电路电流变化，所以电路中利用光传感器使电阻变化，实现自动控制，即是应用半导体的光敏性，A正确，B、C、D错误．5．(多选)电容式传感器是将非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图2所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是()图2A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器只能用来测量速度答案ABC考点二光敏电阻、热敏电阻的认识及应用6．如图3所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏转角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏转角为θ′，则可判断()图3A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案 B7.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图4所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()图4A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流挡，A、B错误；当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C错误，D正确．8．如图5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，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是()图5A．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．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变答案 A解析滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大．同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小．9．(多选)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6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()图6A．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答案AD解析当有光照射R1时，R1的电阻减小，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．10.如图7所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，电源内阻不计，当温度降低时()图7A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后与R1串联，然后与电流表、电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的电阻值增大，外电路总电阻增大，则总电流减小，即电流表的示数减小，R1两端的电压减小，灯泡L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，A、B、D错误．11．如图8所示为某传感装置内部部分电路图，R T为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表．若发现电压表示数增大，可能的原因是()图8①热敏电阻温度降低，其他条件不变②热敏电阻温度升高，其他条件不变③光照减弱，其他条件不变④光照增强，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案 A解析热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压随之减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的读数增大，符合题意，故①正确．同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误．光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，则电压表的示数增大，故③正确．光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，则电压表的示数减小，故④错误．故A选项正确．12．(多选)如图9所示，理想变压器的原线圈与定值电阻r串联，副线圈接热敏电阻R T(温度升高，阻值减小)，在正弦交流电源的电压U0不变的情况下，下列说法正确的是()图9A．当R T的温度升高时，原线圈两端的电压一定减小B．当R T的温度升高时，原线圈中的电流一定减小C．当R T的温度降低时，r消耗的功率一定减小D ．当R T 的温度降低时，r 消耗的功率一定增大答案 AC解析 设变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，当R T 的温度升高时，其阻值减小，副线圈的电流I 2增大，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1增大，根据U 0＝I 1r ＋U 1，可知原线圈两端的电压U 1减小，故A 正确，B 错误；同理，当R T 的温度降低时，其阻值增大，副线圈的电流I 2减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1减小，根据P ＝I 12r ，可知r 消耗的功率一定减小，故C 正确，D 错误．13. (多选)如图10所示，电源的电动势为E ，内阻为r ，R 1、R 2、R 3为定值电阻，R 4为光敏电阻(光敏电阻被光照射时阻值变小)，C 为电容器．闭合开关S ，电路稳定后，用光照射R 4，下列说法正确的是( )图10A ．电压表示数增大B ．电源的效率增大C ．电容器所带电荷量增加D ．R 2上消耗的功率增大答案 CD解析 因有光照射时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小；由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流增大，由U ＝E －Ir 可知路端电压减小，所以电压表示数减小，故A 错误；电源的效率η＝P 出P 总×100%＝EI －I 2r EI ×100%＝(1－Ir E )×100%，电流增大，则电源效率减小，故B 错误；电容器的电压与R 2两端的电压相等，因R 4电阻变小，总电阻变小，总电流增大，路端电压变小，通过R 1的电流减小，则通过R 2的电流增大，所以电容器的电压增大，根据Q ＝CU 可知，电容器所带电荷量一定增加，故C 正确；通过R 2的电流增大，根据P ＝I 2R 可知，R 2上消耗的功率增大，故D 正确．。

实验 2-19 温度传感器的温度特性测量和研究温度是一个表征物体冷热程度的基本物理量，自然界中的一切过程都与温度密切相关。

因此，温度的测量和控制在科研及生产实践上具有重要意义。

如果要进行可靠的温度测量，首先就需要选择正确的温度仪表，也就是温度传感器。

温度传感器是最早开发、应用最广的一类传感器。

本实验将通过测量几种常用的温度传感器随温度变化的特征物理量，来了解这些温度传感器的工作原理。

【实验目的】1. 了解四种温度传感器（NTC 热敏电阻、PTC 热敏电阻、PN 结二极管、AD590集成电路温度传感器）的测温原理。

2. 掌握上述几种温度传感器的温度特性并比较它们的性能特点。

3. 学会用最小二乘法对采集的数据进行线性分析。

【实验器材】WT-1A 温度传感器特性和半导体制冷温控实验仪，数字万用表，导线若干。

【实验原理】(一) 热敏电阻NTC 的温度特性NTC 热敏电阻通常由Mg 、Mn 、Ni 、Cr 、Co 、Fe 、Cu 等金属氧化物中的2～3种均匀混合物压制后，在600℃～1500℃温度下烧结而成，由这类金属氧化物半导体制成的热敏电阻，具有很大的负温度系数，在一定的温度的范围内，NTC 热敏电阻的阻值与温度关系满足下列经验公式11( )0B T T R R e-= （2-19-1）式中R 为该热敏电阻在热力学温度T 时的电阻值，R 0为热敏电阻处于热力学温度T 0时的阻值，B 是材料的常数，它不仅与材料性质有关，而且与温度有关，在一个不太大的温度范围内，B 是常数。

由（2-19-1）式可得，NTC 热敏电阻在热力学温度T 0时的电阻温度系数α02001d d T T R BR T T α=⎛⎫==- ⎪⎝⎭ （2-19-2） 由式（2-19-2）可知，NTC 热敏电阻的电阻温度系数与热力学温度的平方有关，在不同的温度下，α值不相同。

对（2-19-1）式两边取对数，得0011l n l n R B R T T ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭（2-19-3）在一定温度范围内，l n R 与011T T -成线性关系，可以用作图法或最小二乘法求得斜率B 的值，并由（2-19-2）式求得某一温度时NTC 热敏电阻的电阻温度系数α。