傳感器與檢測技術(shù)試題二及答案

1、傳感器與檢測技術(shù)試題二及答案題目.二*四五總分分?jǐn)?shù)核對得分閱卷人一、填空題：（每題1分，共30分）分?jǐn)?shù)（說明：將認(rèn)為正確答案寫在每小題相應(yīng)的橫線上）|L按傳感器有基本參數(shù)指標(biāo)，例如、精度以及動(dòng)態(tài)特性的頻 率特性、上升時(shí)間、過沖量等；有環(huán)境參數(shù)指標(biāo)，例如、濕度等； 傳感器常用的分類方法有兩種，一種是按被測輸入量來分，如傳感器、傳感器、傳感器、傳感器、液位傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等；另一種是按傳感器的工作原理來分，如電學(xué)式 傳感器、傳感器、傳感器、電勢型傳感器、電荷傳感器、半導(dǎo)體傳感器、諧振式傳感器、電化學(xué)式傳感器等。.金屬電阻的 是金屬電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。.電容式傳感器采用 作為傳

2、感元件，將不同的變化轉(zhuǎn)換為 的變化。.電感式傳感器是利用被測量的變化引起線圈或 的變化,從而導(dǎo)致線圈電感量改變這一物理現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)測量的。.半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸，造成半導(dǎo)體性質(zhì)變化， 來檢測氣體的成分或濃度的氣體傳感器。半導(dǎo)體氣體傳感器大體可分為 和 兩大類。.通常把光電效應(yīng)分為三類：, 和 o根據(jù)這些光電效應(yīng)可制成不同的光電轉(zhuǎn)換器件（光電元件），如：光電管，光電倍增管， 光敏電阻，光敏晶體管，光電池等。光電池基于 效應(yīng)。.用光敏二極管感光的CCD圖像傳感播。它的極高，在低照度下也能獲得清晰的圖像，在強(qiáng)光下也不會(huì) o.熱電偶的熱電勢大小與 和有關(guān)，為了保證輸出熱電勢是被

3、測溫度的單值函數(shù)，必須保持冷端溫度恒定。. CCD圖像傳感器的用途包括：、腸胃 鏡等。.磁敏二極管、磁敏晶體管可以將磁信息轉(zhuǎn)換成,具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)快、無觸點(diǎn)、輸出功率大及性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。（說明：將認(rèn)為正確答案寫在每小題相應(yīng)的橫線上）二、畫圖題：（共11分）根據(jù)下圖所示石英晶體切片上的受力方向，標(biāo)出晶體切片上產(chǎn)生電荷的符號(hào),并就其中一種情況來說明你的理解。片的受力示意圖分?jǐn)?shù)三、名詞解釋題：（每題5分，共15分）尸二-.傳感器.熱釋電效應(yīng).霍爾效應(yīng)四、問答題：（每題8分，共24分）|分?jǐn)?shù).分析紅外線自動(dòng)干手器電路工作原理。答：.光電效應(yīng)有哪幾種？與之對應(yīng)的光電元件有哪些?答：.霍爾電壓與

4、哪些因素有關(guān)?答：五、綜合題：（每題10分，共20分）.造紙工業(yè)中經(jīng)常需要測量紙張的“白度”以提高產(chǎn)品質(zhì)量，請你設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)檢測紙張“白度”的測量儀，要求：畫出傳感器簡圖；畫出測量電路簡圖；簡要說明其工作原理。.川K型(銀銘一銀硅)熱電偶測量加熱爐溫度。已知冷端溫度tO=20C,測 得熱電勢E (t, tO)為37. 724mV,求加熱爐溫度。(已知分度表數(shù)據(jù)： E(20, 0)=l. 103mv, E(930, 0)=38. 827mv)試題二答案一、填空題：（每題1分，共30分）分?jǐn)?shù)（說明：將認(rèn)為正確答案寫在每小題相應(yīng)的橫線上）|1.敏感元件轉(zhuǎn)換元件 敏感元件轉(zhuǎn)換元件 溫度傳感器、濕度傳感

5、器、壓力 傳感器、位移傳感器磁學(xué)式傳感器、光電式傳感器2.應(yīng)變效應(yīng)3.電容機(jī) 械物理量 電量4.自感 互感 5.電阻式 非電阻式6.外光電效應(yīng)內(nèi)光電 效應(yīng)光生伏特效應(yīng)光生伏特7.機(jī)械量電量8.材料接觸點(diǎn)溫度9.攝像機(jī)、 照相機(jī)、監(jiān)視器 10.電信號(hào)（說明：將認(rèn)為正確答案寫在每小題相應(yīng)的橫線上）二、畫圖題：（共11分）根據(jù)下圖所示石英晶體切片上的受力方向，標(biāo)出晶體切片上產(chǎn)生電荷的符號(hào),并就其中一種情況來說明你的理解。(b)(d)M當(dāng)在X軸向施加壓力時(shí)，如圖所示，各晶格上的帶電粒子均產(chǎn)生相對位移，正電 荷中心向B面移動(dòng)，負(fù)電荷中心向A面移動(dòng)，因而B面呈現(xiàn)正電荷，A面呈現(xiàn)負(fù) 電荷。當(dāng)在X軸向施加拉伸

6、力時(shí)，如圖所示，晶格上的粒子均沿X軸向外產(chǎn)生位 移，但硅離子和氧離子向外位移大，正負(fù)電荷中心拉開，B面呈現(xiàn)負(fù)電荷，A面 呈現(xiàn)正電荷。在Y方向施加壓力時(shí)，如圖所示，晶格離子沿Y軸被向內(nèi)壓縮，A 面呈現(xiàn)正電荷，B面呈現(xiàn)負(fù)電荷。沿Y軸施加拉伸力時(shí)，如圖所示，晶格離子在Y 向被拉長，X向縮短，B面呈現(xiàn)正電荷，A面呈現(xiàn)負(fù)電荷。|分?jǐn)?shù)|三、名詞解釋題：（每題5分，共15分）k.壓電效應(yīng) 某些晶體受一定方向外力作用而發(fā)生機(jī)械變形時(shí).，相應(yīng)地在晶體表面產(chǎn)生符號(hào)相 反的電荷，外力去除后，電荷消失。力的方向改變時(shí)電荷的符號(hào)也隨之改變，這 種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。.霍爾效應(yīng)在置于磁場中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體內(nèi)通入電流，若電流與

7、磁場垂直，則在與磁場和電 流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。.磁阻效應(yīng)當(dāng)霍爾元件受到與電流方向垂直的磁場作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)體電阻率增大的現(xiàn)象, 這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。利用磁阻效應(yīng)做成的電路元件，叫做磁阻元件。四、問答題：（每題8分，共24分）分?jǐn)?shù).請說出條形碼掃描筆的工作原理。答：掃描筆的前方為光電讀入頭，它由一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光敏三極管組 成，當(dāng)掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，黑色線條吸收光線，白色間隔反射光線。光 敏三極管將條形碼黑色線條和白色間隔變成了一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)，脈沖列經(jīng)計(jì)算 機(jī)處理后，完成對條形碼信息的識(shí)別。. CMOS圖像傳感器與CCD圖像傳感器有什么不同？答

8、：CCD圖像傳感器是MOS電容器組成的陣列，CMOS圖像傳感器是按一定規(guī)律 排列的互補(bǔ)型金屬一氧化物一半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）組成的陣列。它是把與 CMOS型放大器源極相連的P型半導(dǎo)體襯底充當(dāng)光電變換器的感光部分。當(dāng)CMOS型 放大器的柵源電壓時(shí)，CMOS型放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，即CMOS型放 大器的P型襯底受光信號(hào)照射產(chǎn)生并積蓄光生電荷，當(dāng)積蓄過程結(jié)束，柵源之間 加開啟電壓，源極通過漏極負(fù)載電阻對外接電容充電形成電流即為光信號(hào)轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)。.生物傳感器有哪些種類，簡要說明其工作原理。答：酶傳感器的基本原理是用電化學(xué)裝置檢測酶在催化反應(yīng)中生成或消耗的 物質(zhì)（電極活性物質(zhì)），將其變換成電信

9、號(hào)輸出。對葡萄糖氧化反應(yīng)起一種特異 催化作用的酶一葡萄糖氧化酶（GOD）,并研究出用它來測定葡萄糖濃度的葡萄糖 傳感器，微生物傳感器是利用多種酶有關(guān)的高度機(jī)能的綜合即復(fù)合酶。免疫傳感 器是利用抗體對抗原結(jié)合功能研制成功的，根據(jù)抗體膜的膜電位的變化，就可測 定抗原的吸附量。半導(dǎo)體生物傳感器是由半導(dǎo)體傳感器與生物分子功能膜、識(shí)別器件所組成。將生物中具有識(shí)別功能的合成蛋白質(zhì)、抗原、抗體、微生物、植物 及動(dòng)物組織、細(xì)胞器等固定在某載體上也可用作識(shí)別元件。，同時(shí)測量多種化學(xué) 物質(zhì)，具有這樣功能的傳感器稱為多功能傳感器。五、綜合題：(每題10分，共20分)取水件L請根據(jù)下圖，說明自動(dòng)供水裝置的工作原理。答：當(dāng)取水者投入鐵制的取水牌時(shí)，鐵制取水牌將磁鐵的磁力線短路，SL3020 傳感器受較強(qiáng)磁場的作用輸出為高電平脈沖，電路輸出使電磁閥Y通電工作自 動(dòng)開閥放水。每次供水的時(shí)間長短，取決于&、凡、&的充電時(shí)間常數(shù)。2.用K型(銀鋁一銀硅)熱電偶測量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=30C,測 得熱電勢E (t, t0)為37. 724mV,求加熱爐溫度。(已知分度表數(shù)據(jù)： E(30*C, 0*C)=l. 203mv, E(940BC, 0