第2節(jié)常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

第3節(jié)利用傳感潛制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置

學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)形成脈絡(luò)

r

1.了解光敏電阻的特性及其在生活、生產(chǎn)中七t敏電阻

u應(yīng)用)

的應(yīng)用。

金屬熱電阻1特性

和熱岐電陽(yáng)Ikum

2.了解金屬熱電阻和熱敏電阻的特性及其常她傳述器的工

作原理及應(yīng)用"/特性）

-［電網(wǎng)應(yīng)變片

在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。1應(yīng)用）

一電容式位移）

（應(yīng)用

傳照器-

J3了?解J電HTi阻口應(yīng)ItLL變A一片|、電>容［_.式T-位TU移K傳""感1<器?心的口hUJ實(shí)驗(yàn)器材和裝困］

「［門窗防盜報(bào)'號(hào)裝置｝監(jiān)控工竹原理）

特性及其在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。利用傳感器制作

實(shí)驗(yàn)操作）

簡(jiǎn)率的自動(dòng)控制一

4.會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電裝置ri實(shí)驗(yàn)器&才和裝置j

L［光控開關(guān)卜電路工f限理］

路。實(shí)驗(yàn)操fU

>預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)▼⑸期的第梳理知識(shí)?夯實(shí)基礎(chǔ).

基礎(chǔ)梳理，

一、常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

（一）光敏電阻

1.特點(diǎn)：光敏電阻在暗環(huán)境中電阻很大,在強(qiáng)光照射下電阻很小。

2.原理：無光照時(shí)，載流子極少,導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增

型.，導(dǎo)電性變好。

3.作用：把比照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。

4.應(yīng)用：自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置

沒有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值較小；有物品擋住由

A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大。

（二）熱敏電阻和金屬熱電阻

熱敏電阻金屬熱電阻

特點(diǎn)電阻率隨溫度升高而減小電阻率隨溫度升高而增大

制作材料半導(dǎo)體金屬

優(yōu)點(diǎn)靈敏度高化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)量范圍大

作用將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量

（三）電阻應(yīng)變片

1.電阻應(yīng)變片原理：電阻應(yīng)變片是一種使用非常廣泛的力M元件。我們知道,

電阻與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)。當(dāng)金屬絲受到拉力時(shí)，長(zhǎng)度變長(zhǎng)、橫

截面積變小，導(dǎo)致電阻變大；當(dāng)金屬絲受到壓力時(shí)，長(zhǎng)度變短、橫截面積變大，

導(dǎo)致電阻變小。金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變（伸長(zhǎng)或縮短）時(shí)，其電阻隨

著它所受機(jī)械形變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬電

阻應(yīng)變片就是利用這一原理制成的。除了金屬電阻應(yīng)變片外，常用的電阻應(yīng)變片

還有半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片，它的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。

2.作用：電阻應(yīng)變片能夠把物誕變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。

我們經(jīng)常見到的電子秤，它所使用的測(cè)力器件是力傳感器。常用的一種力傳

感器是由金屬梁和電阻應(yīng)變片組成的,稱為應(yīng)變式力傳感器。

3.應(yīng)變式力傳感器原理：這種力傳感器的工作原理如圖所示。彈簧鋼制成的

梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片。在梁的自由端施力尸，則

梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻變大，下表面應(yīng)變

片的電阻變小。力尸越大，彎曲形變?cè)酱螅瑧?yīng)變片的電阻變化就越大。如讓應(yīng)變

片中通過的電流保持恒定，那么上表面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下表面應(yīng)變片兩

端的電壓變小。傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出。力廠越大，輸出的電壓差值也

就越大。

.沙梁?，應(yīng)變片「

I11

應(yīng)變片

4.電容式位移傳感器（位移傳感器）

原理：它可以將位移變化轉(zhuǎn)化為電容信號(hào),如圖所示，當(dāng)物體向左運(yùn)動(dòng)時(shí),

電容增大；當(dāng)物休向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容減小。

二、利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置

（一）門窗防盜報(bào)警裝置

1.電路

門窗防盜報(bào)瞥裝置電路圖

2.工作原理：閉合電路開關(guān)S,系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)。當(dāng)門窗緊閉時(shí)，磁體M

靠近干簧管SA,干簧管兩個(gè)簧片被磁化相吸而接通繼電線圈K,使繼電器工作。

繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)c與蜜狂觸點(diǎn)且接通，發(fā)光二極管LED發(fā)光。當(dāng)門窗開啟時(shí)，磁

體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電。繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)c與常閉觸點(diǎn)

b接通，蜂鳴滯H發(fā)聲報(bào)警。

（二）光控開關(guān)

1.電路

ov

2.工作原理：當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻RG的阻值很小，三極管不導(dǎo)通,

發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當(dāng)于斷壁，即發(fā)光二極管不工作;繼電器處于

常開狀態(tài)，小燈泡L丕亮。

當(dāng)環(huán)境光比較弱時(shí)，光敏電阻RG的阻值蛆，三極管墾通，且獲得足夠的

基板電流，產(chǎn)生較大的集電極電流，點(diǎn)亮發(fā)光一極管或驅(qū)動(dòng)繼電器吸合而點(diǎn)亮小

燈泡Lo

自談檢測(cè)＞

Q思維辨析

（1）光敏電阻本身就是一種傳感器。（）

（2）光敏電阻的阻值隨光線的強(qiáng)弱而變化，光照越強(qiáng)電阻越小。（）

（3）熱敏電阻是用金屬鈉制成的，它對(duì)溫度的感知很靈敏。（）

(4)半導(dǎo)體制成的熱敏元件溫度升高時(shí)電阻大幅度變化。()

(5)金屬熱電阻的溫度升高時(shí)電阻升高。()

(6)應(yīng)變式力傳感器可以用來測(cè)量重力，也可用來測(cè)牽引力。()

提示：(1)X(2)7(3)X(4)J(5)V(6)V

?深度思考

(1)熱敏電阻的阻值是否一定隨溫度的升高而減小？

⑵測(cè)定位移x的電容式傳感器如圖所示，其工作原理是哪個(gè)量的變化，造成

其電容的變化？

琴板

1x,、極板

提示：(1)不一定，有的隨溫度的升高而增大(PTC元件)，有的隨溫度的升高

而減小(NTC元件)。

(2)由原理圖可知，要測(cè)定的位移x發(fā)生變化，則電介質(zhì)進(jìn)入極板的長(zhǎng)度發(fā)生

變化，從而引起電容的變化，而兩極板間距、正對(duì)面積及電介質(zhì)種類均未變化。

突破疑難?演練提升.

探究1光敏電阻

◎問題導(dǎo)引

1.將一只光敏電阻接到多用電表的兩端，電表置于倍率為1()()的歐姆擋。分

別記錄用手掌遮光、用室內(nèi)自然光照射和用陽(yáng)光直射時(shí)的阻值，三種情況下光敏

電阻的阻值有何變化？由此可以得出什么結(jié)論？

2.換用一只普通的電阻，小心地把電阻器表面的漆層除去一些，使里面的導(dǎo)

電膜露出來接受光照。重做上述實(shí)驗(yàn)，結(jié)果相同嗎？

I要點(diǎn)提示］1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：同一只光敏電阻，用多用電表測(cè)量其阻值，用手掌

遮光時(shí)，電阻值較大，在室內(nèi)自然光的照射下電阻值變小，改用陽(yáng)光直接照射時(shí),

電阻值變得更小。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過上述實(shí)驗(yàn)我們得到：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而明

顯減小。

2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：普通電阻在不同光照的情況下其阻值是相同的。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：普通電阻的阻值不受光照強(qiáng)度的影響，而光敏電阻的阻值隨光照

強(qiáng)度的變化發(fā)生明顯的變化。

【核心深化】

1.光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成。

2.特點(diǎn)是在被光照射時(shí)電阻會(huì)發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻減小，光照減弱電阻

增大。

3.作用是把光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量。

【典題例析】

例il

4~~P

如圖所示，將多用電表兩表筆接在一光敏電阻兩端，將多用電表的選擇開關(guān)

置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時(shí)，表針的偏角為仇現(xiàn)用手掌擋住部分光線，

表針的偏角為夕，則可判斷（）

A.7=6B.0'<0

C.e>8D.不能確定

I解析］光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小，用手掌擋住部分光線，

阻值變大，指針自左向右偏轉(zhuǎn)角度變小。

［答案］B

【針對(duì)訓(xùn)練】

1.（多選）計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號(hào)，激光

掃描光盤信息時(shí)，激光頭利用光敏自動(dòng)計(jì)數(shù)器將反射回來的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)

處理系統(tǒng)，再通過計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息。光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所

示，其中凡為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（）

激光

A.當(dāng)有光照射心時(shí)，處理系統(tǒng)獲得高電壓

B.當(dāng)有光照射島時(shí)，處理系統(tǒng)獲得低電壓

C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次

D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次

解析：選AD。當(dāng)有光照射凡時(shí)，Q的電阻減小，處理系統(tǒng)獲得高電壓；信

號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次。

2.

（多選）（2020?蘇州中學(xué)高二檢測(cè)）如圖所示，Ri、&為定值電阻，L為小燈泡,

R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)（）

A.甩壓表的示數(shù)二曾大

B.R2中電流減小

C.小燈泡的功率增大

D.電路的路端電壓增大

解析：選ABC。光的強(qiáng)度是被測(cè)量，光敏電阻R3為光敏元件，同時(shí)也是轉(zhuǎn)

換器件，當(dāng)光強(qiáng)度增大時(shí)，R阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，Ri兩

端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓

表的示數(shù)增大，A正確，D錯(cuò)誤；由路端電壓減小，而Ri兩端電壓增大，可知

R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，B正確：結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡

的電流必增大，則小燈泡的功率增大，C正確。

探究2熱敏電阻

◎問題導(dǎo)引

歐姆表

如圖所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與

負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT（溫度升高，電阻減小）的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在

刻度盤的正中央。若在RT上擦一些酒精，表針將如何偏轉(zhuǎn)？若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹

I可熱敏電阻，表針將如何偏轉(zhuǎn)？

［要點(diǎn)提示］由于酒精蒸發(fā)，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，表針將向

左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向熱敏電阻，熱敏電阻KT溫度升高，電阻值減小，表針

將向右偏。

【核心深化】

含有熱敏電阻電路的動(dòng)態(tài)分析步驟

(1)明確熱敏電阻的阻值隨溫度的增加是增大還是減小。

(2)分析整個(gè)回路的電阻、電流的增減。

(3)分析部分電路的電壓、電流如何變化。

【典題例析】

例21某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的/一，

關(guān)系曲線圖如圖甲所示。

將該熱敏電阻連入如圖乙所示電路中，電源電壓恒為9V,電流表讀數(shù)為70

mA,定值電阻Ri=250C。由熱敏電阻的/一口關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的

電壓為V；電阻R2的阻值為Q。

［思路點(diǎn)撥］/—U圖線中，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，從圖甲可看出，該圖

線的斜率逐漸增大，故可知其阻值隨著溫度升高而減小。

I解析］電阻R兩端的電壓為9V,電阻4=250。，故流過凡的電流/尸卷

9

==A=0.036A,所以流過熱敏電阻的電流〃=/。-/i=0.07A-0.036A=0.034

Ao由熱敏電阻的/一口關(guān)系圖線可知當(dāng)/=0.034A=34mA時(shí)，U=5.4V,所以

_U-U_9-5A

t。。

=h=0.0342105.9

［答案］5.4105.9

【針對(duì)訓(xùn)練】

3.

如圖所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，

小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化是變暗，發(fā)生這

一現(xiàn)象的主要原因是（）

A.小燈泡的電阻發(fā)生了變化

B.小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化

C.電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化

D.電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化

解析：選C。也阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻絲的電阻也增大，

電路中電流減小，根據(jù)P=/R知，小燈泡的實(shí)際功率減小，所以變暗。

4.

如圖所示，油為定值電阻，幻為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫

度降低時(shí)，下列描述正確的是（）

A.凡兩端的電壓增大

B.電流表的示數(shù)博大

C.小燈泡的亮度變強(qiáng)

D.小燈泡的亮度變?nèi)?/p>

解析：選C。心與燈L并聯(lián)后與W中聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路。當(dāng)溫度降低

時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電路中電流減小，外電路電壓增大，電流表

讀數(shù)減小，油兩端電壓減小，燈L電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，故C正確。

探究3自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)

【核心深化】

設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路時(shí)，一般按照以下的思路進(jìn)行

(1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路。

控制電路由電源、開關(guān)、光敏電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電

器和導(dǎo)線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導(dǎo)線

等組成。這兩個(gè)電路相互獨(dú)立，又通過電磁繼電器相關(guān)聯(lián)，電磁繼電器實(shí)際上是

工作電路的開關(guān)。

(2)分析自控電路的合理性

電路設(shè)計(jì)完成后，要對(duì)它的合理性進(jìn)行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦?/p>

阻加熱，檢查工作電路的接通和斷開是否符合實(shí)際要求。例如，自控路燈電路的

設(shè)計(jì)要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈發(fā)光。

【典題例析】

例團(tuán)如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R—/圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼

電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150。。當(dāng)線圈中的

電流大于或等于2()mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合c為繼電器線圈供電的電池的電

動(dòng)勢(shì)七=6V,內(nèi)阻可以不計(jì)。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。

甲乙

⑴應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在端(選填或“CD”)；

(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100°C,可變電阻R的值應(yīng)調(diào)節(jié)為

________Q。

［思路點(diǎn)撥］(1)當(dāng)溫度低的時(shí)候，電路與AB相連，此時(shí)加熱器要工作，所以

加熱器的電路要與相連；

(2)要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100UC,當(dāng)溫度達(dá)到100℃,電路就要斷開，

即電流要達(dá)到20mA。根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求得電阻的大小。

［解析］(1)當(dāng)溫度降低時(shí)，熱敏電阻的阻值增加，繼電器線圉中的電流減小，

銜鐵被彈開，A8將接入加熱電路中，故恒溫箱內(nèi)的加熱器接在AB端。

⑵由甲圖查出熱敏電阻在7=100°C時(shí)，R=50Q。

設(shè)Ri為繼電器線圖的電阻

則繼電器電路中電流在1=100°C時(shí)，1=

代人數(shù)據(jù)得R'=100Q。

［答案1⑴48(2)100

【針對(duì)訓(xùn)練】

5.現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若

十，如圖所示。試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路，要求溫度低于某一溫度時(shí)，電爐絲自動(dòng)通

電供熱，超過某一溫度時(shí)，又可以自動(dòng)斷電，畫出電路圖并說明工作過程。

Q

為”II

■oo-iyS—oEf

e

電爐

n熱敏電阻:E絲

u

鷹r公

I

電磁繼電器O

治

解析：電路圖如圖所示。

危

工作過程：閉合S,當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器

的電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，熱敏電阻減小

到某值，通過電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱。

當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，又重復(fù)前述過程。

答案：見解析

6.把蜂鳴器、光敏電阻、干黃管繼電器、開關(guān)、電源按如圖甲所示電路連接,

制成光電報(bào)警裝置，當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)沒有光照或者光照很

弱時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。光敏電阻：光敏電阻受光照射后，阻值會(huì)變小；干簧管繼

甩器：由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成，如圖乙所示。當(dāng)線圈中布一定的甩

流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片在磁力

作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài)。當(dāng)線圈中沒有電流或者電流很微弱時(shí)，

磁場(chǎng)消失，簧片在彈力的作用下恢復(fù)到分離狀態(tài)，試說明光電報(bào)警器的工作原理。

干黃管繼電器

甲乙

解析：當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí)，光敏電阻阻值減小，電路中電流增大，線圈產(chǎn)

生的磁場(chǎng)使密封在干黃管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)黃片由原來的分離狀態(tài)變

成閉合狀態(tài)，蜂鳴器電路接通，蜂鳴器發(fā)聲；反之，當(dāng)沒有光照射或光照很微弱

時(shí)，光敏電阻阻值很大，電路中的電流很小，干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片處于分離

狀態(tài)，連接蜂鳴器的電路斷開，蜂鳴器不發(fā)聲。

答案：見解析

錯(cuò)誤！

機(jī)器人易傳飄吊

1.視覺：20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)，發(fā)展十分迅速，是機(jī)器人中最重要的傳

感器之一。

機(jī)器視覺從20世紀(jì)60年代開始首先處理積木世界，后來發(fā)展到處理室外的

現(xiàn)實(shí)世界。20世紀(jì)70年代以后，實(shí)用性的視覺系統(tǒng)出現(xiàn)了。

視覺一般包括三個(gè)過程：圖像獲取、圖像處理和圖像理解。相對(duì)而言，圖像

理解技術(shù)還很落后。

2.力覺：機(jī)器人力傳感器就安裝部位來講，可以分為關(guān)節(jié)力傳感器、腕力傳

感器和指力傳感器。

國(guó)際上對(duì)腕力傳感器的研究是從20世紀(jì)70年代開始的，主要研究單位有美

國(guó)的DRAPER實(shí)驗(yàn)室、SRI研究所、IBM公司和日本的日立公司、東京大學(xué)等單

位。

3.觸覺：作為視覺的補(bǔ)充，觸覺能感知目標(biāo)物體的表面性能和物理特性：柔

軟性、硬度、彈性、粗糙度和導(dǎo)熱性等。

觸覺研究從2()世紀(jì)8()年代初開始，到20世紀(jì)90年代初已取得了大量的成

果。

4.接近覺：研究它的目的是使機(jī)器人在移動(dòng)或操作過程中獲知目標(biāo)(障礙)物

的接近程度，移動(dòng)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)避障，操作機(jī)器人可避免手爪對(duì)目標(biāo)物由于接

近速度過快造成的沖擊。

5.聽覺：（1）特定人語(yǔ)音識(shí)別方法，是將事先指定的人的聲音中的每一個(gè)字

音的特征矩陣存儲(chǔ)起來，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模板（或叫模板），然后再進(jìn)行匹配。它首

先要記憶一個(gè)或幾個(gè)語(yǔ)音特征，而且被指定人講話的內(nèi)容也必須是事先規(guī)定好的

有限的幾句話。特定人語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可以識(shí)別講話的人是否是事先指定的人，講

的是哪一句話。

（2）非特定人的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)大致可以分為語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、單詞識(shí)別系統(tǒng)，及

數(shù)字音（0?9）識(shí)別系統(tǒng)，非特定人的語(yǔ)音識(shí)別方法則需要對(duì)一組有代表性的人的

語(yǔ)音進(jìn)行訓(xùn)練，找出同一語(yǔ)音的共性，這種訓(xùn)練往往是開放式的，能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行

不斷的修正。在系統(tǒng)工作時(shí)，將接收到的聲音信號(hào)用同樣的辦法求出它們的特征

矩陣，再與標(biāo)準(zhǔn)模式相比較。看它與哪個(gè)模板相同或相近，從而識(shí)別該信號(hào)的含

義。

■■■隨堂知能演練■■■

1.（光敏電阻及口圖甲所示，光敏電阻R2上加上如圖乙所示的光照，那么治

兩端的電壓變化是下列圖中的（）

產(chǎn)光強(qiáng)

與電

r\T\T\

o

甲乙

解析：選B。光敏電阻阻值隨光照的增強(qiáng)而減小，根據(jù)題圖乙知此兩端的電

壓隨之同頻率地先減小后增大，但不會(huì)是0,選B。

（熱敏電阻）（多選）如圖為電阻R隨溫度7變化的圖線，下列說法正確的是

（）

A.圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的

B.圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的

C.圖線1對(duì)應(yīng)的可料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高

D.圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高

解析；選BD。金屬熱電阻的阻值隨溫度外高而增大，半導(dǎo)體材劑的熱敏電

阻的阻值隨溫度升高而減小，A錯(cuò)誤，B正確；圖線1對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好

但靈敏度低，圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差但靈敏度高，C錯(cuò)誤，D正確。

3.

（自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)）為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)

控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度

而發(fā)生變化的元件（照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx）o

某光敏電阻2在不同照度下的阻值如下表：

照度(lx)0.20.40.60.81.01.2

電阻(kC)754028232018

(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說

明阻值隨照度變化的特點(diǎn)。

(2)

如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。

請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度

降低至1.()lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關(guān)對(duì)

所設(shè)計(jì)電路的影響)

提供的器材如下：

光敏電阻以錯(cuò)誤!；

直流電源反電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì))；

定值電阻：R=l()kQ,&=2()k。，A=40kC(限選其中之一并在圖中標(biāo)出);

開關(guān)S及導(dǎo)線若干。

解析：(1)光敏電阻的阻值隨照度變化的曲線如圖甲所示。特點(diǎn)：光敏電阻的

阻值隨照度的增大非線性減小。

乙

(2)控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照

度降低至1.0lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，即此時(shí)光敏電阻阻值為20kQ,兩端電壓為2V,

電源電動(dòng)勢(shì)為3V,所以應(yīng)加上一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為10kQ,即選用

Ri,電路原理圖如圖乙所示。

答案：見解析

課后達(dá)標(biāo)▼。（回。包以練促學(xué)?補(bǔ)短揚(yáng)長(zhǎng)?

（建議用時(shí):45分鐘）

【基礎(chǔ)鞏固】

1.（多選）對(duì)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，正確的敘述是（）

A.受熱后，電阻隨溫度的升高而迅速減小

B.受熱后，電阻基本不變

C.熱敏電阻可以用來測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高

D.以上說法都不對(duì)

解析：選ACo負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度的升高其電阻值減小，熱敏電

阻可以用來測(cè)量很小范圍內(nèi)的溫度，反應(yīng)快，而且精確度高。

2.（多選）下列器件可作為傳感器的有（）

A.發(fā)光二極管B.熱敏電阻

C.霍爾元件D.干電池

解析：選BCo熱敏電阻可以把溫度轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，霍爾元件可以把磁感應(yīng)

強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量，B、C正確；發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦裕梢园l(fā)

光，但不能做傳感器，A錯(cuò)誤；干電池是電源，入是傳感器，D錯(cuò)誤。

3.

觀察電阻R隨溫度變化情況的示意圖如圖所示。現(xiàn)在把杯中的水由冷水換為

熱水，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況，說法正確的是（）

A.如果/T為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯

B.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯

C.如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化非常明顯

D.如果R為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化不明顯

解析：選C。若為金屬熱電阻，溫度升高后，電阻變大，但由于金屬熱電阻

靈敏度較低，故歐姆表讀數(shù)變大且不明顯，A、B錯(cuò)誤；若為用半導(dǎo)體材料制作

的熱敏電阻，由于熱敏電阻的靈敏度較高，讀數(shù)將明顯變化，C正確，D錯(cuò)誤。

4.（多選）用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡(jiǎn)易水污染指示器如圖所示,

下列說法中正確的是（）

A.嚴(yán)重污染時(shí)，LDR是高電阻

B.輕度污染時(shí)，LDR是高電阻

C.無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定

D.該儀器的使用會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊?/p>

解析：選AD。嚴(yán)豆污染時(shí)，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較

大,A正確，B錯(cuò)誤；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響電阻會(huì)發(fā)生變化，C

錯(cuò)誤；白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同，或多或少會(huì)影響LDR的電阻，D正確。

5.一火警報(bào)警裝置的一部分電路如圖甲所示，其中凡是半導(dǎo)體熱敏電阻（傳

感器），它的電阻R隨溫度7變化的關(guān)系如圖乙所示，該電路的輸出端。、。接報(bào)

警器，當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，通過電流表的電流/和。、力兩端電壓U與

出現(xiàn)火情前相比（）

A./變大，U變大B./變小，U變小

C./變小，U變大D./變大，U變小

解析：選D。當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，則電阻&的阻值減小，

故外電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓、Ri兩端的電壓均增大，故。、b兩端電

壓減小；并聯(lián)電路的電壓減小，通過R3的電流減小，而總電流增大，所以R2上

通過的電流增大，故D正確。

6.（多選）電容式傳感器是用來將非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。由于電容器

的電容C取決于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這兒個(gè)因素,

當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，

如圖所示是三個(gè)電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這三個(gè)傳感器的作用，下列說法正

確的是（）

金屬芯

/固定電極

中可動(dòng)電極

待測(cè)壓力尸

丙

A.甲圖的傳感器可以用來測(cè)量角度

B.乙圖的傳感器可以用來測(cè)量液面的高度

C.丙圖的傳感器可以用來測(cè)量壓力

D.這三個(gè)傳感器都是利用改變極板間的正對(duì)面積來改變電容的

解析：選ABC。甲、乙、丙中的電容器分別與。、爪尸有關(guān)，均能測(cè)量對(duì)應(yīng)

的物理量，甲、乙是通過改變極板間的正對(duì)面積改變電容，丙是通過改變極板間

的距離改變電容。

7.

一熱敏電阻在溫度為80C時(shí)阻值很大，當(dāng)溫度達(dá)到100C時(shí)阻值就很小，

今用一電阻絲給水加熱，并配以熱敏電阻以保持水溫在80℃到100°C之間，可

將電阻絲與熱敏電阻并聯(lián)，一并放入水中，如圖所不，圖中R\為熱敏電阻，Ri

為電阻絲。請(qǐng)簡(jiǎn)述其工作原理。

解析：開始水溫較低時(shí)，Ri阻值較大，電阻絲R2對(duì)水進(jìn)行加熱；當(dāng)水溫達(dá)到

100℃左右時(shí)，Ri阻值變得很小，R2被短路，將停止加熱；當(dāng)溫度降低到80℃

時(shí)，Ri阻值又變得很大，后又開始加熱。這樣就可達(dá)到保溫的效果。

答案：見解析

【能力提升】

某同學(xué)設(shè)計(jì)的散熱排風(fēng)控制電路如圖所示，M為排風(fēng)扇，R是可變電阻，Ro

是半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小。控制開關(guān)電路具有下列特性：當(dāng)

4點(diǎn)電勢(shì)WAV。。時(shí)，控制開關(guān)處于斷路狀態(tài)；當(dāng)外2州時(shí)，控制開關(guān)接通電路，

M開始運(yùn)轉(zhuǎn)。下列說法中正確的是（）

A.環(huán)境溫度升高時(shí)，A點(diǎn)電勢(shì)升高

B.可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，A點(diǎn)電勢(shì)降低

C.可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，排風(fēng)扇開始工作的臨界溫度升高

D.若用金屬熱電阻代替半導(dǎo)體熱敏電阻，電路仍能正常工作

解析：選A。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，半導(dǎo)體熱敏電阻Ro的阻值隨溫度升高而減

小。則電路中的電流增大，所以A點(diǎn)的電勢(shì)升高，故A正確；可變電阻R阻值調(diào)

大時(shí)，導(dǎo)致電路的電流減小，則A點(diǎn)電勢(shì)升高，故B錯(cuò)誤；當(dāng)A點(diǎn)電勢(shì)必＜90

時(shí)，控制開關(guān)處于斷路狀態(tài)：當(dāng)網(wǎng)力”時(shí)，控制開關(guān)接通電路，M開始運(yùn)轉(zhuǎn)。工

作臨界溫度沒變，而是提前被接通，故C錯(cuò)誤；若用金屬熱電阻代替半導(dǎo)體熱敏

電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)，其阻值增大，導(dǎo)致A點(diǎn)電勢(shì)降低，則開關(guān)會(huì)處于斷開狀態(tài)，

所以起不到散熱排風(fēng)的作用，故D錯(cuò)誤。

9.

（多選）某居住小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置如圖所示，凡為光

敏電阻，型為定值電阻，A、8接監(jiān)控裝置。則（）

A.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、8之間電壓升高

B.當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、8之間電壓降低

C.當(dāng)僅增大&的阻值時(shí)，可增大A、8之間的電壓

D.當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、8之間的電壓

解析：選BC。R是光敏電阻，有光照射時(shí)，電阻變小，當(dāng)有人通過而遮蔽

光線時(shí)，R的阻值變大，回路中的電流/減小，A、8間的電壓U=/A減小，故

A錯(cuò)誤，B正確；由閉合電路歐姆定律得：U=ET（Ri+r）,當(dāng)僅增大&的阻值

時(shí)，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故C正確；當(dāng)僅減小&的阻值

時(shí)，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故D錯(cuò)誤。

10.（多選）在如圖甲所示的電路中，RT是半導(dǎo)體熱敏電阻，其電阻RT隨溫度

丁變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，當(dāng)RT所在處溫度升高時(shí)，下列關(guān)于通過理想電流

表的電流人間電壓U和電容器電荷量q的說法正確的是()

C.U變小，q變小D.U變大，夕變大

解析：選BC。當(dāng)RT所在處溫度升高時(shí)，RT戒小,并聯(lián)部分電阻減小，總電

阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：干路電流增大，路端電壓U變小，RT和

R2并聯(lián)的電壓。并=七一/總(Ri+r),/g增大，E、4、，?均不變，則U肝減小,通

過心的電流/2減小，通過電流表的電流/=〃一/2,/總增大，及減小，則/變大。

所以/變大，U變小。根據(jù)公式。=￡,在電容不變的情況下，電壓減小，故電容

器電荷量減小，故B、C正確。

11.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變

化的特性來工作的。如圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電

動(dòng)勢(shì)E=9.()V,內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流表，其內(nèi)阻心保持不變；R