传感器原理题库填空、简答、设计.doc

一、填空题（每题3分）1、传感器静态性是指传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性。4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即AA/YFS100。10、传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态性。11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数。 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比。13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率、阻尼比。14、传感器确定拟合直线有切线法、端基法和最小二乘法3种方法。15、传感器确定拟合直线切线法是将过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法。16、传感器确定拟合直线端基法是将把传感器校准数据的零点输出的平均值a0和滿量程输出的平均值b0连成直线a0b0作为传感器特性的拟合直线。17、传感器确定拟合直线最小二乘法是用最小二乘法确定拟合直线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法。18、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数(j)=K/(1+j),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+()2)1/2,从而确定，进而求出f=/(2)。19、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数(j)=K/(1+j),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+()2)1/2,从而确定，进而求出f=/(2)。20、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数(j)=K/(1+j),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+()2)1/2,从而确定，进而求出f=/(2)。21、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数(j)=K/(1+j),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+()2)1/2,从而确定，进而求出f=/(2)。22、传感器的差动测量方法是指若某传感器的位移特性曲线方程为y1，让另一传感器感受相反方向的位移，其特性曲线方程为y2则y=y1y2=方法称为差动测量法。23、传感器的差动测量方法的优点是减小了非线性误差、提高了测量灵敏度。24、传感器的差动测量方法的优点是减小了非线性误差、提高了测量灵敏度。25、传感器的传递函数的定义是H(S)=Y(S)/X(S)。26、用电位器式传感器测位移属于零阶传感器。27、将热电偶直接插入水中测温，此传感器属于一阶传感器。28、将热电偶置于保护套后插入水中测温，此传感器属于二阶传感器。29、幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规律。30、相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规律。31、传感器中超调量是指超过稳态值的最大值DA（过冲）与稳态值之比的百分数。32、我们制作传感器时总是期望其输出特性接近零阶传感器。33、零阶传感器的幅频特性是直线。34、当待测频率远小于传感器的固有频率时，传感器测得的动态参数与静态参数一致。35、当待测频率远大于传感器的固有频率时，传感器没有响应。36、当待测频率等于传感器的固有频率时，传感器测得的动态参数会严重失真。37、传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。38、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。39、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。40、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的 信号调节转换电路 组成。41、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学及生物 的特性将非电量转换成电量。 42、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学及生物的特性将非电量 转换成电量。 43、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学及生物的特性将非电量转换成电量。44、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为常数。 45、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。46、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。47、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。48、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 49、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。50、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同点是金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同，金属丝应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔式应变片的灵敏度。51、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同点是金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同，金属丝应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔应变片的灵敏度。52、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同点是金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同，金属丝应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔式应变片的灵敏度。53、采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变。54、采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变。55、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法三种。56、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法三种。57、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法三种。58、固态压阻器件结构特点是。59、固态压阻器件受温度影响会产生2种温度漂移是零点温度漂移和灵敏度温度漂移。60、固态压阻器件零点温度漂移可以用在桥臂上串联电阻（起调零作用）、并联电阻（主要起补偿作用）进行补偿。61、固态压阻器件灵敏度漂移可以用在电源供电回路里串联负温度系数的二极管，以达到改变供电回路的桥路电压从而改变灵敏度进行补偿。62、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥。63、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥。64、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥。65、直流电桥的等臂电桥输出电压为在RR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系。66、直流电桥的第一对称电桥输出电压为在RR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系。67、直流电桥的第二对称电桥输出电压为输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。70、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mY，其灵敏度为60mV/mm。 71、单位应变引起的电阻的相对变化称为电阻丝的灵敏系数。 72、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变效应。73、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 74、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。75、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。76、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。77、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。78、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。79、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。80、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用电桥电路。 81、对第二对称电桥为了减小或消除非线性误差的方法可以采用增大桥臂比的方法。82、为了消除温度误差可以采用半差动电桥和全差动电桥。 83、为了消除温度误差可以采用半差动电桥和用全差动电桥。84、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。85、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成反比关系。 86、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量C与动极板水平位移成线性关系。 87、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量C与动极板水平位移成线性关系、与动极板角位移成线性关系。88、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的2倍。 89、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的2倍。而非线性误差转化为平方反比关系而得以大大降低。 90、电容式传感器信号转换电路中，运放电路适用于单个电容量变化的测量，二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。 91、电容式传感器信号转换电路中，运放电路适用于单个电容量变化的测量，二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。 92、电容式传感器信号转换电路中，运放电路适用于单个电容量变化的测量，二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。 93、 电容式传感器有优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单，适应性强。94、 电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单，适应性强。95、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单，适应性强。96、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单，适应性强。97、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单、适应性强。98、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单、适应性强。99、 电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。100、 电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。101、分布和寄生电容的存在对电容传感器影响是改变传感器总的电容量、使传感器电容变的不稳定，易随外界因素的变化而变化。102、分布和寄生电容的存在对电容传感器影响是改变传感器总的电容量、使传感器电容变的不稳定，易随外界因素的变化而变化。103、分布和寄生电容的存在对电容传感器影响是改变传感器总的电容量、使传感器电容变的不稳定，易随外界因素的变化而变化。104、减小分布和寄生电容的影响一般可以采取的措施有采取静电屏蔽措施和电缆驱动技术。105、减小分布和寄生电容的影响一般可以采取的措施有采取静电屏蔽措施和电缆驱动技术。105、若单极式变极距型电容传感器采用差动式结构可以使非线性误差减小一个数量级。107、驱动电缆技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用双层屏蔽电缆，而且其内屏蔽层与信号传输线（芯线）通过1：1放大器实现等电位，使屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压。108、驱动电缆技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用双层屏蔽电缆，而且其内屏蔽层与信号传输线（芯线）通过1：1放大器实现等电位，使屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压。109、驱动电缆技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用双层屏蔽电缆，而且其内屏蔽层与信号传输线（芯线）通过1：1放大器实现等电位，使屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压。110、球平面型电容式差压变送器在结构上的不同点是利用可动的中央平面金属板与两个固定的半球形状的上下电极构成差动式电容传感器。111、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器。112、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。 113、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。114、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种:差动整流电路和相敏检波电路。 115、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种:差动整流电路和相敏检波电路。116、变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。117、变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。118、变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。119、变磁阻式传感器测量电路包括交流电桥、变压器式交流电桥和谐振式测量电路。 120、变磁阻式传感器测量电路包括交流电桥、变压器式交流电桥和谐振式测量电路。121、变磁阻式传感器测量电路包括交流电桥、变压器式交流电桥和谐振式测量电路。122、差动电感式传感器结构形式主要有变气隙式、螺线管式两种。123、差动电感式传感器结构形式主要有变气隙式、螺线管式两种。124、差动变压器结构形式主要有变隙型、螺线管型两种。125、差动变压器结构形式主要有变隙型、螺线管型两种。126、差动变压器结构形式不同，但工作原理基本一样，都是基于线圈互感系数的变化来进行测量的，实际应用最多的是螺线管式差动变压器。 127、差动变压器结构形式不同，但工作原理基本一样，都是基于线圈互感系数的变化来进行测量的，实际应用最多的是螺线管式差动变压器。128、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式两种。129、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式两种。130、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。 131、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。132、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。133、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。134、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。135、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。136、电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式三大类。137、电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式三大类。138、电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式三大类。139、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 140、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 141、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 142、压电式传感器是一种典型的自发电型传感器(或发电型传感器) ，其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量检测的目的。 143、压电式传感器是一种典型的有源传感器(或发电型传感器) ，其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量检测的目的。144、压电式传感器使用电荷大器时，输出电压几乎不受连接电缆长度的影响。 145、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电荷放大器和电压放大器两种形式。 146、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电荷放大器和电压放大器两种形式。147、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为极化效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称电致伸缩效应。148、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为极化效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称电致伸缩效应。149、压电式传感器的前置放大器两大作用是进行阻抗变换和放大信号。150、压电式传感器的前置放大器两大作用是进行阻抗变换和放大信号。151、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。152、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。153、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。154、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。155、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。156、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。157、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。158、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。159、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。160、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的接触电势构成，另一部分是单一导体的温差电势。161、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的接触电势构成，另一部分是单一导体的温差电势。162、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是中间温度定律。 163、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。 164、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。165、在各种热电式传感器中，最为普遍是以将温度转换为电势或电阻变化。166、在各种热电式传感器中，最为普遍是以将温度转换为电势或电阻变化。167、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。 168、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。169、热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。 170、热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。 171、热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。 172、热电阻引线方式有三种，其中三线制适用于工业测量，一般精度要求场合； 二线制适用于引线不长，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。 173、热电阻引线方式有三种，其中三线制适用于工业测量，一般精度要求场合； 二线制适用于引线不长，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。174、热电阻引线方式有三种，其中三线制适用于工业测量，一般精度要求场合; 二线制适用于引线不长，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。175、霍尔效应是指在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差的现象。176、制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。177、制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。178、制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。179、应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。180、应该根据元件的输入电阻、输出电阻 、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。181、应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。182、霍尔片不等位电势是如何产生的原因是重要起因是不能将霍尔电极焊接在同一等位面上。183、霍尔片不等位电势可以通过机械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。184、霍尔片不等位电势可以通过机械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。185、霍尔片不等位电势可以通过机械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。186、CCD的突出特点是以电荷作为信号。187、光纤工作的基础是光的全反射。 188、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应 传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。 189、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。190、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应传感器、红外热释电传感器、 固体图像传感器和光纤传感器。191、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。192、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。 193、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。194、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。195、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。196、光电传感器的理论基础是光电效应。197、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三大类。198、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为几大类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 199、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为几大类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 200、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为几大类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。三、简答题（每题10分）301、试述传感器的定义、共性及组成。 301答：传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。 302、什么是传感器动态特性和静态特性?简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。 302答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。 当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。 303、简述在什么条件下需要研究传感器的动态特性?实现不失真测量的条件是什么? 303答：当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。 实现不失真测量的条件是幅频特性: A() = |H(j) | =A(常数) 相频特性:() = -to (线性) 304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 304答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。 应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。 305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因，并说明有哪几种补偿方法。 305答：温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各适用于什么场合? 311、答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。 变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。 变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介 电常数发生改变的场合。313、试说明什么电容电场的边缘效应？如何消除？313答：理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板所围成的空间，这仅是简化电容量计算的一种假定。当考虑电场的边缘效应时，情况要复杂得多，边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了克服边缘效应，首先应增大初始电容量Co。即增大极板面积，减小极板间距。此外，加装等位环是消除边缘效应的有效方法。315、电涡流式传感器有何特点？315答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点；316、何谓电涡流效应?怎样利用电涡流效应进行位移测量? 316、答：:电涡流效应指的是这样一种现象：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，通过导体的磁通将发生变化，产生感应电 动势，该电动势在导体内产生电流，并形成闭合曲线，状似水中的涡流，通常称为电涡流。 利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持不变，而只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。 317、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 317、答： (1)不同点：1 )自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化； 2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。 (2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。 318、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。 318、答：电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，它将输入的物理量(如位移、振动、 压力、流量、比重等)转换为线圈的自感系数L或互感系数M的变化，再通过测量电路将L 或M的变化转换为电压或电流的变化，从而将非电量转换成电信号输出，实现对非电量的测量。 根据工作原理的不同，电感式传感器可分为变磁阻式(自感式)、变压器式和涡流式 (互感式)等种类。 323、什么是正压电效应?什么是逆压电效应?什么是纵向压电效应?什么是横向压电效应? 323答：正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。 当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压，那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电 效应。 沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为纵向压电效应。沿石英晶体的y轴(机械轴)方向受力产生的压电效应称为横向压电效应。 324、压电元件在使用时常采用n片串联或并联的结构形式。试述在不同联接下输出电压、 电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合? 324答：并联接法在外力作用下正负电极上的电荷量增加了n倍，电容量也增加了n倍， 输出电压与单片时相同。适宜测量慢变信号且以电荷作为输出量的场合。 串联接法上、下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片时的1/n，输出电压增大了n倍。适宜以电压作输出信号且测量电路输入阻抗很高的场合。 325、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。 325答:传感器与电压放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出电压成正比，但容易受电缆电容的影响。 传感器与电荷放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出的电荷成正比，电缆电容的影响小。 328、试从材料特性、灵敏度、稳定性等角度比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应。 328答：石英晶体是单晶结构，且不同晶向具有各异的物理特性。石英晶体受外力作用而变形时，产生压电效应。 压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，原始的压电陶瓷材料并不具有压电性，必须在一定温度下做极化处理，才能使其呈现出压电性。 压电陶瓷的压电系数比石英晶体大得多(即压电效应更明显) ，因此用它做成的压电式 感器的灵敏度较高。但其稳定性、机械强度等不如石英晶体。 329：如果地面下一均匀的自来水直管道某处O发生漏水，则在管道上A、B两点放两只压电传感器，应能检测到漏水处的位置。试说明其工作原理。329答：如果地面下一均匀的自来水直管道某处O发生漏水，水漏引起的振动从O点向管道两端传播，在管道上A、B两点放两只压电传感器，由从两个传感器接收到的由O点传来的t0时刻发出的振动信号所用时间差可计算出LA或LB。两者时间差为t= tAtB=（LALB）/v又L=LA +LB ，所以330、试说明压电传感器电荷放大器中所说的“密勒效应”是什么意思？330答： “密勒效应” 是说，将压电传感器电荷放大器中反馈电容与反馈电阻CF、RF等效到A0的输入端时，电容CF将增大（1A0）倍。电导1/RF也增大了（1A0）倍。331、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。331答：1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、 连接导体定律与中间温度定律332、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪些？332答（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。（2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。335、热电阻传感器主要分为哪两种类型?它们分别应用在什么场合? 335答: (l)铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。 (2)铜电阻传感器：价钱较铅金属便宜。在测温范围比较小的情况下，有很好的稳定性。温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铅电阻稍低、电阻率小。 336、要用热电偶来测量两点的平均温度，若分别用并联和串联的方式，请简述其原理，指出这两种方式各自的优缺点是什么? 336答：在并联方式中，伏特表得到的电动势为2个热电偶的热电动势的平均电动势，即它已经自动得到了2个热电动势的平均值，查表即可得到两点的平均温度。该方法的优点：快速、高效、自动，误差小，精度高。缺点：当其中有一个热电偶损坏后，不易立即发现，且测得的热电动势实际上只是某一个热电偶的。 在串联方式中，伏特表得到的电动势为环路中2个热电偶的总热电动势，还要经过算术运算求平均值，再查表得到两点的平均温度。该方法的优点:当其中有一个热电偶损坏后， 可以立即发现；可获得较大的热电动势并提高灵敏度。缺点：过程较复杂，时效性低，在计算中，易引入误差，精度不高。 337、请简单阐述一下热电偶与热电阻的异同。 337答：热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，作用相同，都是测量物体的温度、精度及性能都与传感器材料特性有关。但是他们的原理与特点却不相同。热电偶是将温度变化转换为热电动势的测温元件，热电阻是将温度变化转换为电阻值变化的测温元件。热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点 处的温度不同时，回路中将产生热电动势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。闭合回路中产生的热电动势由两种电动势组成：温差电动势和接触电动势。温差电动势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电动势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电动势也不相同，而接触电动势是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同而产生的一定的电子扩散，当它们达到一定的平衡后所形成的电动势。接触电动势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及它们接触点的温度。另外，热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线称为补偿导线。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点有很多：可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好。但是其需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。热电阻不需要补偿导线，而且比热电偶便宜。 338、采用热电阻测量温度时，常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。 338答：热电阻常用的引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。两线制的特点是结构简单、费用低，但是引线电阻及其变化会带来附加误差。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。 三线制的特点是可较好地减小引线电阻的影响，主要适用于大多数工业测量场合。 四线制的特点是精度高，能完全消除引线电阻对测量的影响，主要适用于实验室等高精度测量场合。 339、什么是光电效应和光电器件?常用的光电器件有哪几大类?339答：所谓光电效应，是指物体吸收了具有一定能量的光子后所产生的电效应。根据光电效应原理工作的光电转换器件称为光电器件。 常用的光电器件主要有外光电效应器件和内光电效应器件两大类。 340、试解释外光电效应器件和内光电效应器件各自的工作基础并举例。 340答：外光电效应器件的工作基础基于外光电效应。所谓外光电效应，是指在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。相应光电器件主要有光电管和光电倍增管。 内光电效应器件的工作基础是基于内光电效应。所谓内光电效应，是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象，它可分为光导效应和光生伏特效应。内 光电效应器件主要有光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏晶体管。 341、什么是光电式传感器?光电式传感器的基本工作原理是什么?341答：光电式传感器(或称光敏传感器) 。利用光电器件把光信号转换成电信号(电压、电流、电阻等)的装置。 光电式传感器的基本工作原理是基于光电效应的，即因光照引起物体的电学特性而改变的现象。 342、霍尔电动势与哪些因素有关?如何提高霍尔传感器的灵敏度? 342答：霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。 霍尔传感器的灵敏度KH =。为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件常制成薄片形。又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。349、何谓光电池的开路电压及短路电流?为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式? 349答：光电池的开路电压是指外电路开路时，光电池两端的电压；光电池的短路电流，指外接负载相对于光电池内阻而言是很小的。由于光电池的开路电压与照度成非线性关系，而光电池的短路电流与照度成线性关系，且受光面积越大，短路电流也越大。所以当光电池作为测量元件时应取短路电流的形式。352、试说明相位调制传感器的工作原理、应用及特点。352答：其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或变化，而导致光的相位变化，然后用干涉仪来检测这种相位变化而得到被测对象的信息。通常有：利用光弹效应的声、压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用电致伸缩的电场、电压传感器以及利用Sagnac效应的旋转角速度传感器(光纤陀螺)等。这类传感器的灵敏度很高，但由于需用特殊光纤