A-level 物理 (進階物理)/感測器
感測器是一種將物理屬性轉換為電氣屬性（例如電阻）的裝置。感測系統是一個允許測量此電氣屬性，以及物理屬性的系統（通常是電路）。
感測系統的一個常見示例是恆溫器中的溫度感測器，它使用熱敏電阻。在最常見的熱敏電阻型別（負溫度係數熱敏電阻）中，電阻隨著溫度升高而降低。透過使用半導體制造熱敏電阻來實現這種效果。然後，熱敏電阻被用在分壓器中，如右側圖所示。在此圖中，電位差在電阻和熱敏電阻之間分配。隨著溫度升高，熱敏電阻的電阻降低，因此它兩端的電位差降低。這意味著電阻器兩端的電位差隨著溫度升高而升高。這就是為什麼電壓表接在電阻器上，而不是熱敏電阻器上的原因。
有三個主要的感測系統特性需要了解
這是輸入變化（物理屬性）單位變化所產生的電壓輸出變化量。例如，在上述感測系統中，如果電壓表上的電壓隨著溫度升高 6.3 °C 而升高 10V
V/°C
這是感測系統可檢測到的物理屬性的最小變化量。有時，限制因素是電壓表可以顯示的小數位數。因此，例如，如果電壓表可以顯示兩位小數的電壓，則可見的最小電壓變化為 0.01V。然後我們可以使用感測器的靈敏度來計算解析度。
<math>R = \frac{0.01}{
這是感測系統顯示其正在測量的物理屬性變化所需的時間。它通常很難測量。
有時，感測系統會產生輸出電壓差，但靈敏度太低而無法使用。有兩個解決方案可以解決這個問題，可以一起使用
放大器是一種用於增加施加到其輸入的訊號幅度的電子裝置或電路。放大器是一個通用術語，用於描述產生放大版輸入訊號的電路。放大器可以放置在系統中，增加訊號。這方面的主要問題是訊號不能超過系統的最大電壓，因此訊號的頂部和底部將被切斷，因為它太高了。
這個解決方案要好得多，尤其是在放大之前使用。與只使用一對電阻器相比，使用第二對電阻器，測量兩對（並聯連線）之間的電位差。這意味著，如果感測電阻（例如熱敏電阻/LDR）的電阻處於最大值，則會產生 0V 的訊號。這意味著訊號的極端值不會被切斷，從而形成更好的感測器。
LDR 的電阻從最大電阻 2kΩ 降低到最小電阻 0Ω，隨著光強度的增加。它被用在一個距離感測系統中，該系統由一個 9V 電源、一個 1.6 kΩ 電阻、LDR 和一個測量兩個電阻器之一兩端的電位差，並以兩位小數顯示電壓的多用表組成。
1. 多用表應該連線在哪個電阻器上，以確保當光源到感測器的距離增加時，記錄的電位差增加？
2. 在完全黑暗中，多用表記錄的電壓是多少？
3. 當光源從感測器移開 0.5m 時，多用表上的電壓增加 2V。使用此光源時，感測系統的靈敏度是多少，單位為 V m−1？
4. 當同一光源放置在距感測器 0m 處時，電位差為 0V。當光源距離感測器 1m 時，多用表上顯示的電壓是多少？
5. 感測系統的解析度是多少？
6. 畫一個電路圖，顯示與該系統類似的感測系統，使用惠斯通電橋和放大器來提高系統的靈敏度。
7. 使用此新系統（忽略放大）可以到達放大器的最大電位差是多少？
8. 如果此訊號被放大 3 倍，它會超過系統的最大電壓嗎？訊號的限制是什麼？