傳感器原理及應(yīng)用綜合練習(xí)答案期末考試

1、-. z.傳感器原理與應(yīng)用綜合練習(xí)填空題1熱電偶中熱電勢(shì)的大小僅與金屬的性質(zhì)、接觸點(diǎn)溫度有關(guān)，而與熱電極尺寸、形狀及溫度分布無關(guān)。2按熱電偶本身構(gòu)造劃分，有普通熱電偶、鎧裝熱電偶、微型熱電偶。3熱電偶冷端電橋補(bǔ)償電路中，當(dāng)冷端溫度變化時(shí)，由不平衡電橋提供一個(gè) 電位差 隨冷端溫度變化的附加電勢(shì)，使熱電偶回路的輸出不隨冷端溫度的變化而改變，到達(dá)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?硒光電池的光譜峰值與人類相近，它的入射光波長與人類正常視覺的也相近，因而應(yīng)用較廣。5硅光電池的光電特性中，光照度與其短路電流呈線性關(guān)系。6壓電式傳感器的工作原理是基于*些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)。7壓電陶瓷是人工制造的多晶體，是由無數(shù)細(xì)微的電疇組

2、成。電疇具有自己極化方向。經(jīng)過極化過的壓電陶瓷才具有壓電效應(yīng)。8壓電陶瓷的壓電常數(shù)比石英晶體大得多。但石英晶體具有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是其它壓電材料無法比的。9壓電式傳感器具有體積小、構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但不能測(cè)量頻率小的被測(cè)量。特別不能測(cè)量靜態(tài)量。10霍爾效應(yīng)是導(dǎo)體中的載流子在磁場(chǎng)中受洛倫茨力作用發(fā)生位移的結(jié)果。11霍爾元件是N型半導(dǎo)體制成扁平長方體，扁平邊緣的兩對(duì)側(cè)面各引出一對(duì)電極。一對(duì)叫鼓勵(lì)電極用于引入鼓勵(lì)電流；另一對(duì)叫 霍爾電極，用于引出霍爾電勢(shì)。12減小霍爾元件溫度誤差的措施有：1利用輸入回路的串聯(lián)電阻減小由輸入電阻隨溫度變化；引起的誤差。2鼓勵(lì)電極采用恒流源，減小由于靈敏度隨溫度變化引起的誤

3、差。13霍爾式傳感器根本上包括兩局部：一局部是彈性元件，將感受的非電量轉(zhuǎn)換成磁物理量的變化；另一局部是霍爾元件和測(cè)量電路。14磁電式傳感器是利用霍爾效應(yīng)原理將磁參量轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)輸出。15變磁通磁電式傳感器，通常將齒輪的齒槽作為磁路的一局部。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，引起磁路中，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出。16熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體的數(shù)目隨著溫度變化而變化的特性制成的熱敏感元件。17熱敏電阻與金屬熱電阻的差異在于，它是利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化阻值變化的特點(diǎn)制成的一種熱敏元件。18熱敏電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系稱為熱敏電阻的。它是熱敏電阻測(cè)溫的根底。19熱敏電阻的根本類型有：負(fù)溫度系數(shù)緩變型、正溫度系數(shù)劇變

4、型、臨界溫度型。20正溫度系數(shù)劇變型和臨界溫度型熱敏電阻不能用于溫度*圍的溫度控制，而在*一溫度*圍內(nèi)的溫度控制中卻是十分優(yōu)良的。21正溫度系數(shù)劇變型和臨界溫度型熱敏電阻屬于型，適用于溫度監(jiān)測(cè)和溫度控制。22金屬電阻受應(yīng)力后，電阻的變化主要是由形狀的變化引起的；而半導(dǎo)體電阻受應(yīng)力后，電阻的變化主要是由發(fā)生變化引起的。23對(duì)于簡(jiǎn)單的拉伸和壓縮來說，當(dāng)半導(dǎo)體電阻上的作用應(yīng)力與電流方向一致時(shí)，其電阻率的與成正比。24當(dāng)半導(dǎo)體材料在*一方向承受應(yīng)力時(shí)，它的電阻率發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。用這個(gè)原理制成的電阻稱固態(tài)半導(dǎo)體應(yīng)變片。25固體受到壓力后，其電阻率發(fā)生一定變化，所有固體材料都有這個(gè)特

5、點(diǎn)，其中以金屬材料最為顯著。26為了增大靈敏度，壓敏電阻常常擴(kuò)散安裝在薄的基片上。壓力的作用先引起電阻相對(duì)變化，隨之使壓敏電阻承受應(yīng)力。27擴(kuò)散壓阻器件是在硅膜片適當(dāng)位置上擴(kuò)散出相等的壓敏電阻，然后將它們接成而成。28擴(kuò)散硅壓阻器件中，有一種圓形與其支撐的合為一體，稱為圓形硅杯膜片構(gòu)造。29濕敏電阻主要由基體、電極和絕緣基片組成。30碳濕敏電阻是在絕緣基片上制備兩個(gè)電極，然后在電極之間噴涂一層含有的有機(jī)膠狀纖維素而成。31濕敏電阻的工作原理是利用濕敏材料在吸收了環(huán)境中的水分后，引起兩電極間的變化而工作的。32磁敏二極管工作時(shí)加正向偏置電壓。由于它的磁靈敏度很高，特別適用于測(cè)量裂紋。33由磁敏二

6、極管的工作原理知道，用外加正偏壓控制其集電極電流的變化方向增加或減小；用磁場(chǎng)變化控制其集電極電流的變化量。34磁敏二極管和三極管具有比霍爾元件高數(shù)百甚至數(shù)千的磁場(chǎng)靈敏度，因而適用于弱磁場(chǎng)的測(cè)量。35氣敏元件接觸氣體時(shí)，由于其外表的氧化和復(fù)原反響，致使其電阻率發(fā)生明顯變化。36氣敏電阻的材料不是通常的硅或鍺材料，而是氧化錫。37氣敏元件工作時(shí)，需要工作溫度比環(huán)境溫度高得多，為此氣敏元件構(gòu)造上有加熱器。38電阻應(yīng)變片的工作原理就是依據(jù)應(yīng)變效應(yīng)，建立導(dǎo)體電阻值與變形之間的量值關(guān)系而工作的。39當(dāng)應(yīng)變片主軸線與試件軸線方向一致且受一維應(yīng)力時(shí)，應(yīng)變片靈敏系數(shù)K是應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化與試件主應(yīng)力的半導(dǎo)體應(yīng)

7、變片應(yīng)變值之比40螺線管式差動(dòng)變壓器傳感器中，電壓是評(píng)定差動(dòng)變壓器性能的主要指標(biāo)之一，它的存在會(huì)造成傳感器在零位附近降低和測(cè)量誤差增大。41差動(dòng)螺線管式電感傳感器主要由兩個(gè)差動(dòng)連接的螺線管和初始狀態(tài)處于對(duì)稱位置的 螺絲管組成。因而兩個(gè)螺線管的初始電感相等。42電渦流傳感器的配用電路有調(diào)頻式電路、調(diào)幅式電路任寫兩個(gè)。43電渦流式傳感器工作時(shí)，要求線圈距被測(cè)物無關(guān)的金屬物體至少有一個(gè)線圈的距離，否則會(huì)使降低和非線性誤差加大。44采用熱電阻作為測(cè)量溫度的元件是將溫度的測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻的測(cè)量。45電位器的種類繁多，按工作特性可分為性和性兩種。46差動(dòng)變壓器傳感器不僅可以直接用于測(cè)量，還可以用于測(cè)量與有關(guān)

8、的任何機(jī)械量。47測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度是精細(xì)度和準(zhǔn)確度兩者的總和。準(zhǔn)確度簡(jiǎn)稱精度。48螺線管式差動(dòng)變壓器傳感器主要由線圈組合、鐵芯和銜鐵組成。49傳感器變換的被測(cè)量的數(shù)值處在下，傳感器的關(guān)系稱為傳感器的靜特性，其主要技術(shù)指標(biāo)有：線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。50當(dāng)應(yīng)變片主軸線與試件軸線方向一致且受一維應(yīng)力時(shí)，應(yīng)變片靈敏系數(shù)K是應(yīng)變片的與試件主應(yīng)力的之比51閉磁路變隙式單線圈電感傳感器的與靈敏度及線性度是相矛盾的。52電渦流式傳感器工作時(shí)，要求線圈距被測(cè)物無關(guān)的金屬物體至少有一個(gè)線圈的距離，否則會(huì)使降低和非線性誤差加大。53電容式傳感器中，變介電常數(shù)式多用于液面高度的測(cè)量。54電位器的種類繁多，按

9、工作特性可分為性和性兩種。55差動(dòng)螺線管式電感傳感器主要由兩個(gè)的螺線管和初始狀態(tài)處于對(duì)稱位置的 組成。因而兩個(gè)螺線管的初始電感相等。56電渦流傳感器的主體是。因而它的性能對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的性能產(chǎn)生重要影響。57電容式傳感器中，變面積式常用于較大的位移的測(cè)量。58光敏三極管可以看成普通三極管的集電結(jié)用光敏二極管替代的結(jié)果。通常基極不引出，只有兩個(gè)電極。59光電管由一個(gè)光電陰極和一個(gè)陽極封裝在真空的玻璃殼內(nèi)組成，其技術(shù)性能主要取決于。60振弦式傳感器是經(jīng)被拉緊的鋼弦作為傳感元件，其周期與弦的*緊力的平方根成正比。61振筒式傳感器用薄壁圓筒將被測(cè)氣體或密度的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化。62所謂光柵，從它的功

10、能上看，就是刻線間距很小的。63振弦式傳感器的原理構(gòu)造中，振弦的一端用夾緊塊固定在上，另一端用夾緊塊固定在彈性感壓膜片上。64對(duì)*種物體產(chǎn)生有一個(gè)的限制，稱為紅限。65光敏二極管的構(gòu)造與普通二極管相似，其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)。它是在反向電壓下工作的。66振筒式傳感器中，鼓勵(lì)器與拾振器通過，加上放大器和反響網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)振蕩系統(tǒng)，所以振筒是由材料制成的。67電阻應(yīng)變片的配用測(cè)量電路采用差動(dòng)電橋時(shí)，不僅可以消除非線性誤差，同時(shí)還能起到提高電壓靈敏度的作用。68螺線管式差動(dòng)變壓器傳感器中，按線圈繞組排列方式的不同，分為一節(jié)式、。通常采用。69電渦流傳感器的整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)由線圈和導(dǎo)體兩局部組成。

11、利用兩者的耦合來完成測(cè)量任務(wù)。70測(cè)量是借助專用的技術(shù)和設(shè)備，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，取得被測(cè)對(duì)象的*個(gè)量的大小和符號(hào)。71常用的非線性電位器構(gòu)造以式和式居多。72傳感器一般由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩個(gè)根本局部組成。73工業(yè)上和計(jì)量部門常用的熱電阻，我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的定型產(chǎn)品是鉑電阻和銅電阻。74分辨率是顯示儀表能夠檢測(cè)到被測(cè)量的本領(lǐng)。一般模擬式儀表的分辨率規(guī)定為分格數(shù)值的一半；數(shù)字式儀表的分辨率規(guī)定為的數(shù)字。75螺線管式差動(dòng)變壓器傳感器的導(dǎo)磁外殼的功用主要是提供。76電阻應(yīng)變片的初始電阻R0是指應(yīng)變片未粘貼時(shí)，在室溫下測(cè)得的電阻。77電渦流傳感器工作時(shí)，被測(cè)物體電阻率和相對(duì)導(dǎo)磁率r越，則傳感器的靈敏度越。7

12、8銅熱電阻在一些測(cè)量精度要求不太高，且溫度較低的場(chǎng)合，用來測(cè)量-50150*圍的溫度。選擇題1一個(gè)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為E0，當(dāng)翻開其冷端串接與兩熱電極材料不同的第三根金屬導(dǎo)體時(shí)，假設(shè)保證已翻開的冷端兩點(diǎn)的溫度與未翻開時(shí)一樣，則回路中熱電勢(shì) C 。A增加 B減小C增加或減小不能確定 D不變2實(shí)用熱電偶的熱電極材料中，用的較多的是 A 。A純金屬 B非金屬 C半導(dǎo)體 D合金3工程工業(yè)中，熱電偶冷端處理方法有 AD 。A熱電勢(shì)修正法 B溫度修正法C0C恒溫法 D冷端延長法4熱電偶可以測(cè)量 C 。A壓力 B電壓 C溫度 D熱電勢(shì)5壓電式傳感器目前多用于測(cè)量 BD 。A靜態(tài)的力或壓力 B動(dòng)態(tài)的力或壓力C

13、速度 D加速度6壓電陶瓷傳感器與壓電石英晶體傳感器的比擬是 AD 。前者比后者靈敏度高得多后者比前者靈敏度高得多前者比后者性能穩(wěn)定性高得多后者比前者性能穩(wěn)定性高得多7霍爾效應(yīng)中，霍爾電勢(shì)與 AC 。A激磁電流成正比 B激磁電流成反比C磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比 D磁感應(yīng)強(qiáng)度成反比8熱敏電阻測(cè)溫的根底是根據(jù)它們的 B A伏安特性 B熱電特性C標(biāo)稱電阻值 D測(cè)量功率9負(fù)溫度系數(shù)緩變型熱敏電阻有較好的感溫特性，適用于一定*圍的檢測(cè)；正溫度劇變型和臨界溫度型熱敏電阻屬于型，適于溫度監(jiān)測(cè)和溫度控制。10對(duì)于固態(tài)壓敏電阻的簡(jiǎn)單拉伸和壓縮來說，當(dāng)作用應(yīng)力與電流方向一致時(shí)，它的電阻率相對(duì)變化率與 。半導(dǎo)體材料的彈性模量

14、成正比半導(dǎo)體材料的彈性模量成反比作用應(yīng)力成正比作用應(yīng)力成反比11利用擴(kuò)散硅壓阻器件可以制成小型的 B 傳感器。A溫度 B壓力 C加速度 D流量12通常用應(yīng)變片式傳感器測(cè)量 C 。A溫度 B密度C加速度 D電阻13差動(dòng)變壓器式傳感器的構(gòu)造形式很多，其中應(yīng)用最多的是 B 。變間隙式變面積式螺線管式14通常用振弦式傳感器測(cè)量 。A溫度 B扭矩C電流頻率 D大位移15差動(dòng)變壓器傳感器配用的測(cè)量電路主要電路有 。A差動(dòng)相敏檢波電路 B差動(dòng)整流電路C直流電橋 D差動(dòng)電橋16假設(shè)使電渦流傳感器的靈敏度高，被測(cè)物體的電阻率和相對(duì)磁導(dǎo)率r應(yīng)該是 。A大 B小Cr大 Dr小17當(dāng)一定波長入射光照射物體時(shí)，反映該物

15、體光電靈敏度的物理量是 。A紅限 B量子效率C逸出功 D普朗克常數(shù)18光敏三極管工作時(shí) A ?；鶚O開路、集電結(jié)反偏、發(fā)射結(jié)正偏基極開路、集電結(jié)正偏、發(fā)射結(jié)反偏基極接電信號(hào)、集電結(jié)正偏、發(fā)射結(jié)反偏19在光線作用下，半導(dǎo)體電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象屬于 。A外光電效應(yīng) B內(nèi)光電效應(yīng)光電發(fā)射20振弦式傳感器中，把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成頻率的關(guān)鍵部件是 。A鼓勵(lì)器 B拾振器C永久磁鐵 D振弦21用熱電阻測(cè)溫時(shí)，熱電阻在電橋中采用三線制接法的目的是 。接線方便減小引線電阻變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差減小橋路中其它電阻對(duì)熱電阻的影響減小橋路中電源對(duì)熱電阻的影響22單線圈螺線管式電感傳感器廣泛用于測(cè)量 。大量程角位移小量程角位移大量程直

16、線位移小量程直線位移23變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離d0之間是 B 。A正比關(guān)系 B反比關(guān)系C無關(guān)系24利用電渦流式傳感器測(cè)量位移時(shí)，為了得到較好的線性度和靈敏度，其激磁線圈半徑為ra與被測(cè)物體間的距離*應(yīng)該滿足 。Ara* Bra*Cra*25通常用電容式傳感器測(cè)量 A 。A電容量 B加速度C電場(chǎng)強(qiáng)度 D交流電壓26應(yīng)變片的主要參數(shù)有 A初始電阻值 B額定電壓C允許工作電壓 D額定功率27為了使螺線管差動(dòng)變壓器傳感器具有較好的線性度，通常是 A 取測(cè)量*圍為線圈骨架的1/101/4取測(cè)量*圍為線圈骨架的1/22/3激磁電流頻率采用中頻激磁電流頻率采用高頻問答題1. 傳感器特

17、性在檢測(cè)系統(tǒng)中起到什么作用？答：傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)的接口位置，即檢測(cè)與控制之首。傳感器是感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過程要獲取的信息都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換成容易傳輸與處理的電信號(hào)，其作用與地位特別重要。2解釋以下名詞術(shù)語：1)敏感元件;2)傳感器; 3)信號(hào)調(diào)理器;4)變送器。答：敏感元件：指?jìng)鞲衅髦兄苯痈惺鼙粶y(cè)量的局部。傳感器：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。信號(hào)調(diào)理器：對(duì)于輸入和輸出信號(hào)進(jìn)展轉(zhuǎn)換的裝置。變送器：能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器3傳感器的性能參數(shù)反映了傳感器的什么關(guān)系？靜態(tài)參數(shù)有哪些

18、？各種參數(shù)代表什么意義？答：靜特性是當(dāng)輸入量為常數(shù)或變化極慢時(shí)，傳感器的輸入輸出特性，其主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性。傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性曲線由實(shí)際測(cè)繪中獲得。人們根據(jù)傳感器的靜特性來選擇適宜的傳感器。4電感式傳感器有哪些種類？它們的工作原理是什么？答：種類：自感式、渦流式、差動(dòng)式、變壓式、壓磁式、感應(yīng)同步器。原理：自感、互感、渦流、壓磁。5試分析差動(dòng)變壓器相敏檢測(cè)電路的工作原理。答：相敏檢測(cè)電路原理是通過鑒別相位來區(qū)分位移的方向，即差分變壓器輸出的調(diào)幅波經(jīng)相敏檢波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測(cè)量信號(hào)。經(jīng)過相

19、敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負(fù)位移輸出負(fù)電壓，電壓值的大小說明位移的大小，電壓的正負(fù)說明位移的方向。6分析電感傳感器出現(xiàn)非線性的原因，并說明如何改善？答：原因是改變了空氣隙長度改善方法是讓初始空氣隙距離盡量小，同時(shí)靈敏度的非線性也將增加，最好使用差動(dòng)式傳感器，其靈敏度增加非線性減少。7簡(jiǎn)述電渦流效應(yīng)及構(gòu)成電渦流傳感器的可能的應(yīng)用場(chǎng)合。答：應(yīng)用場(chǎng)合有低頻透射渦流測(cè)厚儀，探傷，描述轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)軌跡軌跡儀。8根據(jù)電容傳感器的工作原理說明它的分類，電容傳感器能夠測(cè)量哪些物理參量？答：原理：由物理學(xué)知，兩個(gè)平行金屬極板組成的電容器。如果不考慮其邊緣效應(yīng)，其電容為C=S/D 式中為兩個(gè)極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，

20、S為兩個(gè)極板對(duì)有效面積，D為兩個(gè)極板間的距離。由此式知，改變電容C的方法有三：其一為改變介質(zhì)的介電常數(shù)；其二為改變形成電容的有效面積；其三為改變各極板間的距離；而得到的電參數(shù)的輸出為電容值的增量這就組成了電容式傳感器。類型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器、變介電常數(shù)型電容傳感器。電容傳感器的應(yīng)用：可用來測(cè)量直線位移、角位移、振動(dòng)振幅。尤其適合測(cè)溫、高頻振動(dòng)振幅、精細(xì)軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量。還可用來測(cè)量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測(cè)量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。9有一個(gè)直徑為2m、高5m的鐵桶，往桶內(nèi)連續(xù)注水，當(dāng)注水?dāng)?shù)量到達(dá)桶容量的80%

21、時(shí)就應(yīng)當(dāng)停頓，試分析用應(yīng)變片式或電容式傳感器系統(tǒng)來解決該問題的途徑和方法。答：可選用差分式電容壓力傳感器，通過測(cè)量筒內(nèi)水的重力，來控制注水?dāng)?shù)量?；蛘哌x用應(yīng)變片式液徑傳感器。10總結(jié)電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，主要應(yīng)用場(chǎng)合以及使用中應(yīng)注意的問題。答：優(yōu)點(diǎn)：a溫度穩(wěn)定性好；b構(gòu)造簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)；c動(dòng)響應(yīng)好。缺點(diǎn)：a可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有平均效應(yīng)；b輸出阻抗高、負(fù)載能力差；c寄生電容影響大。輸出特性非線性：電容傳感器作為頻響寬、應(yīng)用廣、非接觸測(cè)量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、流量及成分分析的測(cè)量等方面得到了廣泛的應(yīng)用。使用時(shí)要注意保護(hù)絕緣材料的的絕緣性能；消除和減小邊緣效應(yīng)；

22、消除和減小寄生電容的影響；防止和減小外界的干擾。11.什么是正壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？壓電效應(yīng)有哪些種類？壓電傳感器的構(gòu)造和應(yīng)用特點(diǎn)是什么？能否用壓電傳感器測(cè)量靜態(tài)壓力？答：*些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)外表上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。壓電材料有：石英晶體、一系列單晶硅、多晶陶瓷、有機(jī)高分子聚合材料構(gòu)造和應(yīng)用特點(diǎn)：在

23、壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構(gòu)成一個(gè)壓電組件。其中最常用的是兩片構(gòu)造；根據(jù)兩片壓電芯片的連接關(guān)系，可分為串聯(lián)和并聯(lián)連接，常用的是并聯(lián)連接，可以增大輸出電荷，提高靈敏度。使用時(shí)，兩片壓電芯片上必須有一定的預(yù)緊力，以保證壓電組件在工作中始終受到壓力作用，同時(shí)可消除兩片壓電芯片因接觸不良而引起的非線性誤差，保證輸出信號(hào)與輸入作用力間的線性關(guān)系,因此需要測(cè)量電路具有無限大的輸入阻抗。但實(shí)際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作靜態(tài)測(cè)量，只能在其上加交變力，電荷才能不斷得到補(bǔ)充，并給測(cè)量電路一定的電流。故壓電傳感器只能作動(dòng)態(tài)測(cè)量。12.石英晶體*、Y、Z軸的名稱是什么？有哪些特征？

24、答：石英晶體整個(gè)晶體是中性的，受外力作用而變形時(shí)，沒有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。壓電陶瓷是一種多晶鐵電體。原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。所謂極化，就是以強(qiáng)電場(chǎng)使電疇規(guī)則排列，而電疇在極化電場(chǎng)除去后根本保持不變，留下了很強(qiáng)的剩余極化。當(dāng)極化后的鐵電體受到外力作用時(shí)，其剩余極化強(qiáng)度將隨之發(fā)生變化，從而使一定外表分別產(chǎn)生正負(fù)電荷。在極化方向上壓電效應(yīng)最明顯。鐵電體的參數(shù)也會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化老化，鐵電體老化將使壓電效應(yīng)減弱。13磁電式傳感器與電感式傳感器有哪些不同？磁電式傳感器主要用于測(cè)量哪些物理參數(shù)？答：a.磁電式

25、傳感器是通過磁電作用將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種傳感器。電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來測(cè)量的一種裝置。b.磁電式傳感器具有頻響寬、動(dòng)態(tài)*圍大的特點(diǎn)。而電感式傳感器存在交流零位信號(hào)，不宜于高頻動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)；其響應(yīng)速度較慢，也不宜做快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。c. 磁電式傳感器測(cè)量的物理參數(shù)有：磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速。14. 霍爾元件能夠測(cè)量哪些物理參數(shù)？霍爾元件的不等位電勢(shì)的概念是什么？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？答：a.霍爾元件可測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等。b.霍爾組件的不等位電勢(shì)是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電勢(shì)，可用輸出的電壓表示。c.

26、溫度補(bǔ)償方法：分流電阻法：適用于恒流源供給控制電流的情況。電橋補(bǔ)償法15. 簡(jiǎn)述霍爾效應(yīng)及構(gòu)成以及霍爾傳感器可能的應(yīng)用場(chǎng)合。答：一塊長為l、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向垂直于薄片中，當(dāng)有電流I流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)Uh。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。霍爾組件多用N型半導(dǎo)體材料，且比擬薄?；魻柺絺鞲衅鬓D(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但其構(gòu)造簡(jiǎn)單、體積小、鞏固、頻率響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)*圍輸出電勢(shì)變化大、無觸點(diǎn)，使用壽命長、可靠性高、易微型化和集成電路化，因此在測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制、電磁測(cè)量、計(jì)算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 16.發(fā)電機(jī)是利用導(dǎo)線在永久磁鐵的磁場(chǎng)

27、中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而發(fā)電的。無論負(fù)載怎樣消耗這個(gè)電能，永久磁鐵不會(huì)變?nèi)?，這是什么道理？答：發(fā)電機(jī)供給給負(fù)載的電能是，為轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)發(fā)電機(jī)所供給得機(jī)械能火力或水力變換而來的能量。磁鐵持有的能量未被消耗，所以磁鐵不會(huì)變?nèi)酢?7.表達(dá)電荷耦合器件CCD的構(gòu)造和存儲(chǔ)電荷與轉(zhuǎn)移電荷的工作過程。答：CCD是一種半導(dǎo)體器件，在N型或P型硅襯底上生長一層很薄的SiO2，再在SiO2薄層上依次序沉積金屬電極，這種規(guī)則排列的MOS電容數(shù)組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片,CCD可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。每一個(gè)脈沖只反映一個(gè)光敏元的受光情況，脈沖幅度的上下反映該光敏元受光的強(qiáng)弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元

28、的位置，這就起到圖像傳感器的作用。18. 光纖損耗是如何產(chǎn)生的？它對(duì)光纖傳感器有哪些影響？答：吸收性損耗：吸收損耗與組成光纖的材料的中子受激和分子共振有關(guān)，當(dāng)光的頻率與分子的振動(dòng)頻率接近或相等時(shí)，會(huì)發(fā)生共振，并大量吸收光能量，引起能量損耗。散射性損耗：是由于材料密度的微觀變化、成分起伏，以及在制造過程中產(chǎn)生的構(gòu)造上的不均勻性或缺陷引起。一局部光就會(huì)散射到各個(gè)方向去，不能傳輸?shù)浇K點(diǎn)，從而造成散射性損耗。輻射性損耗：當(dāng)光纖受到具有一定曲率半徑的彎曲時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生輻射磁粒。a彎曲半徑比光纖直徑大很多的彎曲b微彎曲：當(dāng)把光纖組合成光纜時(shí)，可能使光纖的軸線產(chǎn)生隨機(jī)性的微曲。19. 光導(dǎo)纖維為什么能夠?qū)Ч猓?/p>

29、光導(dǎo)纖維有哪些優(yōu)點(diǎn)？光纖式傳感器中光纖的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？答：光導(dǎo)纖維工作的根底是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時(shí)，就會(huì)在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。優(yōu)點(diǎn)：a具有優(yōu)良的傳旋光性能，傳導(dǎo)損耗??；b頻帶寬，可進(jìn)展超高速測(cè)量，靈敏度和線性度好；c能在惡劣的環(huán)境下工作，能進(jìn)展遠(yuǎn)距離信號(hào)的傳送功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo)，而且具有測(cè)量的功能。它可以利用外界物理因素改變光纖中光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)或波長，從而對(duì)外界因素進(jìn)展測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸。20.在用光開關(guān)檢測(cè)物體的系統(tǒng)中，由受光器的受光次數(shù)，可計(jì)算通過輸送帶上物體的

30、個(gè)數(shù)，則，用輸送帶搬運(yùn)兩種高度的物體時(shí)，畫出能分別計(jì)算兩種高度的物體個(gè)數(shù)的系統(tǒng)組成圖。答：在運(yùn)輸帶兩邊分別設(shè)置發(fā)光器A和B，受光器A和B。高度低的物體通過時(shí)，以下圖a，受光器A受光但B不受光表1中分別用符號(hào)和表示。假設(shè)是上下物體，則A和B都不受光表1中分別用和表示。因此可得b圖的體統(tǒng)組成圖。受光時(shí)符號(hào)輸出是0VL水平，不受光符號(hào)時(shí)輸出是6VH水平。因此，表1變成表2 。結(jié)果，分別數(shù)一數(shù)輸出a,b為L，H時(shí)低的物體或者H，H時(shí)高的物體即可。這是用邏輯電路和計(jì)數(shù)電路完成的。21.為什么多數(shù)氣敏傳感器要加加熱器工作？加熱器有哪些作用。答：加熱電極，可加速復(fù)原反響提高氣敏傳感器靈敏度；燒掉金屬網(wǎng)罩上的

31、灰塵和油滋，提高響應(yīng)速度。22.分析以下圖酒精測(cè)試儀電路工作原理。解：氣敏傳感器；加熱電極，可加速復(fù)原反響提高氣敏傳感器靈敏度；調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量*圍和滿度值。23.超聲波在介質(zhì)中傳播有那些特性？答：超聲波在液體、固體中衰減很小，穿透能力強(qiáng)，特別是不透光的固體能穿透幾十米；當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，在界面上會(huì)產(chǎn)生反射、折射和波形轉(zhuǎn)換；由于超聲波的這些特性，使它在檢測(cè)技術(shù)中獲得廣泛應(yīng)用。如：超聲波測(cè)距、測(cè)厚、測(cè)流量、無損探傷、超聲成像等等。超聲波為直線傳播方式，頻率越高繞射越弱，但反射越強(qiáng)，但反射能力越強(qiáng)，利用這種性質(zhì)可以制成超聲波測(cè)距傳感器。超聲波在空氣中傳播速度較慢，為340m/

32、s，這一特點(diǎn)使得超聲波應(yīng)用變得非常簡(jiǎn)單，可以通過測(cè)量波的傳播時(shí)間，測(cè)量距離、厚度等。聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)隨距離的增加能量逐漸衰減。24.簡(jiǎn)述超聲波測(cè)量流量的工作原理。答：與電磁流速計(jì)一樣，超聲波流速計(jì)是一種沒有阻礙流動(dòng)的障礙物的流體測(cè)量法。假設(shè)流動(dòng)方向與聲波一致，傳給流體的聲波速度增加；相反，聲波速度減小，這稱為多普勒效應(yīng)。25.什么是核輻射傳感器？答：核輻射傳感器是基于射線通過物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的電離作用，或利用射線能使*些物質(zhì)產(chǎn)生熒光，再配以光電組件，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器。26簡(jiǎn)述核輻射傳感器的功能及優(yōu)缺點(diǎn)。答：核輻射傳感器可以實(shí)現(xiàn)氣體成分、材料厚度、物質(zhì)密度、物位、材料內(nèi)傷等的測(cè)量。但是要

33、注意放射性輻射的防護(hù)。27核輻射傳感器能用于哪些非電量的測(cè)量？試舉例說明之。答：可用來檢測(cè)厚度、液位、物位、轉(zhuǎn)速、材料密度、重量、氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數(shù)。28如何防護(hù)放射性輻射？答：盡量減小輻射強(qiáng)度，也要考慮輻射類型和性質(zhì)。在實(shí)際工作中要采取多種方式來減少射線的照射強(qiáng)度和照射時(shí)間，如采用屏蔽層，利用輔助工具，或是增加與輻射源的距離等各種措施。29高溫加熱的鋼板為紅色，當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)變?yōu)榘咨?，試說明原因。答：與溫度相對(duì)應(yīng)，物體放射出具有一定波長分布的光，高溫時(shí)，所有波長的能量增大，波長分布的峰值向短波長方向移動(dòng)。對(duì)應(yīng)于黑體的波長分布可由普朗克分布規(guī)則求得。1000。C的鋼板，波長分布

34、的峰值在近紅外區(qū)域，發(fā)出的光波長在0.6m以上，屬于可視光的紅光區(qū)域，因此看到的光呈現(xiàn)紅色。溫度升高使得波長分布的峰值向短波方向移動(dòng)?？梢暪獾亩滩ǔ煞衷黾樱梢暪馑胁ㄩL成分混合使鋼板顏色接近白色。301采用超聲波或光脈沖信號(hào)，由從對(duì)象反射回來的脈沖的時(shí)間進(jìn)展距離檢測(cè)，空氣中的音速為340m/s，軟鋼中縱波的因素為5900 m/s，光的速度為3*108 m/s，求這三種情況下1 ms的往復(fù)時(shí)間對(duì)應(yīng)得距離。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，比擬采用光脈沖所需要系統(tǒng)得信號(hào)處理速度要比采用超聲波脈沖時(shí)的系統(tǒng)速度快幾倍？2根據(jù)1的結(jié)果，討論利用脈沖往復(fù)時(shí)間測(cè)距，采用超聲波和光波各有什么特點(diǎn)。答：11ms的時(shí)間內(nèi)超聲波在空

35、氣和軟鋼中的傳播距離分別為0.17m和3.0m，而光的傳播距離為1.5*105 m，故要求有105倍高的處理速度。2采用光時(shí)，1m的處理速度只能測(cè)量100m以上的距離，不能進(jìn)展近距離測(cè)量。如果要求分辨力為1m，則要求10ns的處理速度。所以光脈沖法用于遠(yuǎn)距離分辨率要求不高的場(chǎng)合，而超聲波用于近距離測(cè)量。31熱電阻傳感器主要分為幾種類型？它們應(yīng)用在什么不同場(chǎng)合？答：熱電阻傳感器分為以下幾種類型：鉑電阻傳感器：特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)使用，也常被用在工業(yè)測(cè)量中。此外，還被廣泛地應(yīng)用于溫度的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。銅電阻傳感器：價(jià)錢較鉑金屬廉價(jià)。

36、在測(cè)溫*圍比擬小的情況下，有很好的穩(wěn)定性。溫度系數(shù)比擬大，電阻值與溫度之間接近線性關(guān)系。材料容易提純，價(jià)格廉價(jià)。缺乏之處是測(cè)量精度較鉑電阻稍低、電阻率小。鐵電阻和鎳電阻：鐵和鎳兩種金屬的電阻溫度系數(shù)較高、電阻率較大，故可作成體積小、靈敏度高的電阻溫度計(jì)，其缺點(diǎn)是容易氧化，化學(xué)穩(wěn)定性差，不易提純，復(fù)制性差，而且電阻值與溫度的線性關(guān)系差。目前應(yīng)用不多32什么叫熱電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)？說明熱電偶測(cè)溫原理及其工作定律的應(yīng)用。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法。答：熱電動(dòng)勢(shì)：兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B串接成一個(gè)閉合回路，并使兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于不同的溫度下，則回路中就會(huì)存在熱電勢(shì)。有

37、電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢(shì)稱為溫差電勢(shì)或塞貝克電勢(shì)，通稱熱電勢(shì)。 接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電勢(shì)是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無關(guān)。溫差電動(dòng)勢(shì)：是在同一根導(dǎo)體中，由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電勢(shì)。熱電偶測(cè)溫原理：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的熱電效應(yīng)。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，假設(shè)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，則在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。熱電偶三定律：a 中間導(dǎo)體定律：熱電偶測(cè)溫時(shí)，假設(shè)在回路中插入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度一樣，則對(duì)熱電偶回路總的熱電勢(shì)不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測(cè)溫時(shí)，連接導(dǎo)線及顯示一起等均可看成中間導(dǎo)體。b 中間溫度定律：任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為T，冷端為T 時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶熱端為T冷端為Tn時(shí)的熱電勢(shì)與同一熱電偶熱端為Tn，冷端為T0時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和。應(yīng)用：對(duì)熱電偶冷端不為0度時(shí)，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長度不夠時(shí)，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償線路。c參考電極定律：如果A、B兩種導(dǎo)體熱電極分別與第三種導(dǎo)體C參考電極組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為T