传感器复习提纲、资料及答案(22页).doc

《传感器复习提纲、资料及答案(22页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器复习提纲、资料及答案(22页).doc（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-传感器复习提纲、资料及答案-第 22 页传感器复习提纲第1章 概述1现代信息技术的三大支柱是什么？ 传感器技术、通信技术与计算机技术2. 什么是传感器？传感器定义有哪3个含义？ 从广义的的角度来说，可以把传感器定义为：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 从狭义角度对传感器的定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准对传感器的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置。 3传感器的总体发展趋势是什么？现代传感器有哪些特征，采用什么物理量输出？ 发展趋势主要体现在这样几个方面：发展、利用新效应；开

2、发新材料；提高传感器性能和检测范围；微型化与微功耗；集成化与多功能化；传感器的智能化；传感器的数字化和网络化。 特征：集成化、数字化、多功能化、微（小）型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展，具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。 输出：4传感器基本结构，由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 传感器一般由敏感元件、转换元件和基本电路三部分组成。 敏感元件感受被测量，转换元件将响应的被测量转换成电参量，基本电路把电参量接入电路转换成电量。5了解传感器的分类方法。有哪三大类？ 按照我国传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以

3、及生物量传感器三大类。6了解传感器的图形符号，其中符号内容代表什么含义。7一个自动检测系统的组成包括哪几部分，画出结构框图。第2章 传感器的基本特性（静态特性；传递函数；动态特性）1传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？2静态特性：特性参数有哪些？（线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨率、稳定性），各种参数代表什么意义，描述了传感器的哪些特征？ 线性度是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 迟滞用来描述传感器在正反行程期间特性曲线不重合的程度。 重复性是指在相同条件下，输入量按同一方向做全量程多次测量时，所得传感器输出特性曲线不一致的程度。 灵敏度是指传感器在稳定工作状态下，输出微小变化增量与

4、引起此变化的输入微小变量的比值。 分辨率是指当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量时，输出发生可观测的变化，这个输入增量称为传感器的分辨率，即最小输入增量。 稳定性表示传感器在一较长时间内保持性能参数的能力，故又称长期稳定性。3传递函数：传感器的传递函数在数学上的定义是什么？ 初始条件为零(t=0,y=0),输出拉氏变换与输入拉氏变换之比，输出的拉氏变换等于输入拉氏变换乘以传递函数 Y(s)=x(s)H(s)4动态特性：特性参数有那些（时间常数、阻尼比、传感器固有频率n ）？这些参数反映了传感器的哪些特征，应如何选择？5. 分别讨论一阶系统、二阶系统的阶跃响应和频率响应。一阶传感器系

5、统的动态响应主要取决于时间常数。时间常数越小越好，减少时间常数可改善传感器频率特性，加快响应过程。二阶传感器对阶跃信号响应和频率响应特性的好坏很大程度上取决于阻尼系数和传感器的固有频率。第3章电阻应变式传感器（金属应变片；直流电桥；应变仪；电阻传感器）1什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处，半导体应变片比金属应变片在性能上有哪些优缺点。 导体在受到外界拉力或压力的作用时会产生机械变形，同时机械变形会引起导体阻值的变化，这种因导体材料变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。 压阻效应是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变

6、化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。 直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象就称为横向效应。金属应变片的基本原理是电阻应变效应，金属丝灵敏系数主要由材料的几何尺寸决定的，金属电阻丝的灵敏系数近似1.52。半导体应变片主要利用半导体材料的压阻效应，半导体灵敏系数主要由材料受力后电阻率的变化决定，灵敏系数近似50100. 优缺点：灵敏度高、体积小、耗电少、动态响应好、精度高、测量范围宽、有正负两种符号的应力效应，易于微型化和集成化，缺点是受温度影响较大。2比较电阻应变片组成的单桥、半桥、全桥电路（电压灵敏度、温度补偿、非线性误差）。写出各电路输

7、出电压灵敏度。 电桥电压灵敏度定义为应变片电阻的相对变化引起的电桥输出电压 单桥电压灵敏度Ku=E/4 半桥电压灵敏度Ku=E/2 半桥差动电路无非线性误差，半桥电压灵敏度是单桥的两倍，具有温度补偿作用。 全桥电压灵敏度Ku=E 全桥差动电路无非线性误差，半桥电压灵敏度是单桥的四倍，具有温度补偿作用。 全桥差动电路连接时应注意应变片的受力方向，应变片必须按对臂同性（受力方向符号相同）、邻臂异性（受力方向符号不同）的原理连接。 单：半：全=1:2:43有一吊车的拉力传感器如图所示，电阻应变片R1、R2、R3、R4粘贴在等截面轴上，已知R1R4标称阻值为120，桥路电压2V，物重M引起R1、R2变

8、化增量为1.2。请连接出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥的输出灵敏度，说明R3、R4可以起到什么作用？全桥电路：4.相敏检波电路与普通检波电路有什么不同？叙述相敏检波电路工作原理。（参电路原理图）普通检波电路只输出单向的电压或电流，无法判断信号的相位，不能确定应变片处于拉或压的状态。相敏检波电路可以区分正负极性的双向信号。相敏检波器的作用：一是只对同相或反相信号检波；二是识别调制信号的正负。原理参考书本。5.画出电阻应变仪电路框图，当应变信号为正弦信号振荡时，请绘制各单元电路的输出波形。第4章电容式传感器1电容传感器有哪些类型？叙述变极距型电容传感器的工作原理、输出特性。 （1）改变

9、极板面积（S）的电容器称变面积型电容式传感器，特点是测量范围较大，多用于侧线位移、角位移。 (2)改变极板距离的电容器称变极距型电容式传感器，宜做小位移测量。 (3)改变极板介质的电容器称变介质型电容式传感器，普遍用于液面高度测量，介质厚度测量，可制成料位计等。 工作原理：面积和介质不变，只改变极板间距离，将距离的变化转换成电容量的变化。变极距型电容式传感器进行非电量测量时，其灵敏度要高于改变其他参数的电容式传感器灵敏度。输出特性：（1）要提高灵敏度，应减小初始极距，又要避免电容击穿，可在极板间放置高介电常数的材料（如云母片、塑料薄膜）（2）输出特性的非线性随相对位移的增加而增加，为保证线性度

10、，应限制相对位移的大小。（3）起始极距使灵敏度和线性度相矛盾，只适合做小位移测量。(4)为提高灵敏度和改善非线性关系，一般采用差动结构（一个动片，两个静片）2电容式传感器的结构多采用差动形式，差动结构形式的特点是什么？一个动片，两个静片（灵敏度提高一倍）3画出电容传感器的等效电路。4电容传感器的测量电路有哪些？叙述二极管双T型交流电桥工作原理。交流电桥、二极管双T型电路、差动脉冲调宽电路、运算放大器式电路二极管双T型交流电桥工作原理参考书本。5说明P56图4-20压差式电容压力传感器结构和工作原理。如果将该电容接入二极管双T型电路（P52图4-13），当压力P变化时电路输出电压如何变化？第5章

11、电感式传感器（变磁阻式、差动变压器式、电涡流式）1.叙述变磁阻式电感传感器的工作原理。双线圈结构与单线圈结构有哪些不同，为什么传感器多采用差动形式？ 变磁阻式传感器是利用被测量改变磁路的磁阻，使线圈的电感量发生变化。变磁阻式传感器属自感式传感器。 为减小非线性误差，多采用差动变间隙式传感器。 双线圈结构由两个相同的电感线圈和磁路组成，测量时，衔铁通过导杆与被测物体相连，当被测量是衔铁发生左右位移时，两个铁心回路中磁阻发生大小相等、方向相反的变化，使一个线圈电感量增加，另一个减小，形成差动形式。 双线圈比较单线圈： 灵敏度提高一倍；线性度得到明显改善；差动形式的两个电感结构，可以抵消温度、噪声干

12、扰的影响。2.说明（螺线管式）差动变压器传感器的结构形式与输出特性。利用这种传感器可以进行哪种非电量的测量？ 骨架中间绕制一个初级线圈，两个次级线圈分别绕在初级线圈两边，铁心在骨架中间可上下移动。结构形式较多，主要由线圈、铁心和衔铁三部分组成。 输出特性： （1）衔铁向上移动式输出与E2a同极性，向下时与E2b同极性； （2）输出电压幅值与互感成正比，互感大小取决于衔铁在线圈中移动的距离，二输出电压与输入电压的相位由衔铁的移动方向决定；（3）输出正负电压的结果，经相敏检波后行程旋转；（4）输出电压与触及激励电压和电流有关，希望激励电压电流尽可能大，输出电压还与频率成正比。3.什么是零点残余电压

13、，产生的原因？用哪些方法可以进行零点残余电压补偿？举例说明哪种电路具有这种功能。 从理论上讲，差动变压器式传感器的铁心处于中间位置时，输出电压应为零，实际上并不等于零，将这个铁心处于中间位置时，最小不为零的电压称为零点残余电压。 原因:一是两个次级线圈绕组的电气系数不完全相同，几何尺寸也不完全相同，工艺上很难保证完全一致；二是电源高磁谐波、线圈寄生电源的存在，使实际特性曲线总有最小输出。 电路补偿方法：串联电阻，消除两次级绕组基波分量幅值上的差异；并联电阻、电容，消除基波分量的相位差异，减小谐波分量；加反馈支路，初、次级间加入反馈，减小谐波分量；相敏检波器对零点残余误差有很好的抑制作用。4.用

14、差动变压器进行位移测量时，需采用哪种电路可以直接把正比于位移大小的输出电压用于区别位移的大小和方向？ 差动变压器输出交流信号，为正确反映衔铁位移大小和方向，常常采用差动整流电路和相敏检波器。5.什么是电涡流效应，涡流的分布范围有哪些特征？涡流传感器测距范围与涡流传感器的几何特征有什么关系？ 一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中切割磁力线运动时，导体内部会产生闭合的电流，这种电流想水中漩涡，故称为电涡流，这种现象叫做电涡流效应。 因为金属存在趋势效应，电涡流只存在于金属导体的表面薄层内，或者说存在一个涡流区。实际上涡流的分布是不均匀的，涡流区内各处的涡流密度不同，存在径向分布和轴向分布。

15、金属导体表面的电涡流强度与被测物体之间距离的关系是非线性的，即随x/r的上升而下降。6.电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测量（举例），简单说明涡流探伤、电涡流传感器测材料的工作原理？可测位移、测振动、测转速、测厚度、测材料、测温度、电涡流探伤等。 涡流探伤：探伤时，传感器与被测金属保持距离不变，如果有裂纹出现，导体电阻率会产生变化，涡流损耗改变而引起输出电压的变化。7.电涡流传感器是由哪种电参量转换实现电量输出的？电涡流传感器（接近开关）可以检测哪一类材料。第6章 磁电式传感器（磁电感应式、霍尔式、磁敏元件）1.为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？其中动钢式和动圈式工作原理有哪些不同，

16、分别用于哪些测量？ 磁电感应式传感器在工作时可直接将被测物体的机械能转换为电量输出。 动钢式：线圈组件与传感器壳体固定，永久磁铁相对于传感器壳体运动。 动圈式：永久磁铁与传感器壳体固定，线圈相对于传感器壳体运动。2磁电感应式传感器主要检测哪些非电量？磁电式传感器是速度传感器，它如何利用传感器输出电动势e的变化获得相对应的位移和加速度信号？ 运动速度、位移、振动、转速、压力等多种非电量测量。 想要获得振动位移和振动加速度，可分别加入积分电路和微分电路，将速度信号转换成与位移和加速度有关的电信号输出。3什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？影响霍尔电势的因素有哪些？ 通电的（半）导体

17、放在磁场中，电流方向和磁场方向垂直，在导体另外两侧会产生感应电动势，这种现象称霍尔效应。 霍尔电势的大小与方向与电流和磁场强度有关。4集成霍尔器件分哪几种类型？试画出其输出特性曲线。开关型集成霍尔器件的输出特性存在切换回差，这一特性可起到什么作用？举例说明该器件的应用。集成霍尔器件可分为线性型和开关型。切换回差特性可防止干扰引起的误动作。这种传感器可做无触点开关，利用磁场进行开关工作，如测转速、计数、开关控制、判断磁极性。5有一测量转速的装置，调制盘上有100对永久磁极，N、S极交替放置，调制盘由转轴带动旋转，在磁极上方固定一个霍尔元件，每通过一对磁极霍尔元件产生一个方脉冲送到计数器。假定t=

18、5min采样时间内，计数器收到N=15万个脉冲，求转速n=？转/分。设计一霍尔传感器计数电路。6列举磁敏元件的种类，说明各种磁敏元件（磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏晶体管、霍尔器件）的工作原理，它们可以检测哪些物理量。 磁敏电阻：利用磁阻效应，即外加磁场使（半）导体电阻随磁场增加而增加。 磁敏二极管:无外加磁场情况下，当磁敏二极管接入正向电压时，P区的空穴，N区的电子同时注入I区，大部分空穴跑向N区，电子跑向P区，从而形成电流，只有少部分电子和空穴在I区复合。7说明各种磁敏元件特性各有什么不同？磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同？磁敏晶体管与霍尔元件本质上的区别是什么？磁敏晶体管与普通晶体管区别是什么

19、？ 详细答案见课本。第7章压电式传感器（压电元件；电压/电荷放大器；超声波传感器）1什么是正压电效应？什么是逆压电效应？ 某些电介质（晶体），当沿着一定方向施加力时，内部会产生极化现象，同时在他的两个表面会产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复为不带电状态，这种现象称为压电效应。 压电效应是可逆的，当在介质极化的方向施加电场时，电介质会产生形变，这种现象称为逆压电效应。2.石英晶体X、Y、Z轴的名称是什么？有哪些特征？ 石英晶体按特定方向切片后，沿x方向（电轴）的力作用时产生电荷的压电效应称“纵向压电效应”，沿y方向（机械轴）的力作用时产生电荷的压电效应称“横向压电效应”，沿z方向（光轴

20、）的力作用时不会产生压电效应。 当晶体受到x轴方向压力时。晶体产生厚度变形并发生极化现象。在晶体的线性弹性范围内，在x轴面所产生的电荷与作用力成正比。同一晶片，当受到y轴方向压力时，仍在垂直x轴面上产生极性方向相反的电荷，电荷大小与y方向作用力成正比。3.简述压电陶瓷特性，比较压电陶瓷与石英晶体有哪些优缺点？ 压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，材料的内部晶粒有许多自发极化的电畴，这些电畴具有一定的极化方向。压电陶瓷在未进行极化处理时，不具有压电效应，是非压电体。压电陶瓷极化后才具有压电特性，压电效应非常明显，具有很高的压电系数。 比较石英晶体，压电陶瓷的纵向压电常数大得多，所以压电陶瓷制作的

21、传感器灵敏度高。 极化后的压电陶瓷由于受温度影响，又使压电特性减弱。这种传感器要注意校准修正。3说明电压放大器与电荷放大器工作原理，各有哪些优缺点，要解决什么问题？ 电压放大器：用场效应管实现的高阻抗匹配放大自举反馈电路，实质是一个阻抗变换电路。 压电传感器不能测量静态物理量；电压的放大器高频响应好，动态特性好，这是电压放大器的突出特点；增大前置输入回路电阻可改善低频响应，所以电压放大器要求具有高输入阻抗；仪器使用时只要更换电缆就要重新标定传感器，测量系统对电缆长度变化很敏感，这是电压放大器的缺点。 电荷放大器：实际上是一个具有深度负反馈的高增益运算放大器。 电荷放大器的输出电压直接与传感器电

22、荷量成正比，与电容成反比。输出电压与电缆电容无关，电缆电容变化不影响传感器灵敏度，这是电荷放大器的优点，使用电荷放大器时电缆长度变化的影响可忽略，并允许使用长电缆，但实际的电荷放大器电路复杂、价格较贵。4用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器振动，已知，加速度计灵敏度为5pc/g，电荷放大器灵敏度为50mV/p，最大加速度时输出幅值2V，试求机器振动加速度。5超声波的物理性质有哪些特点？超声波传感器可以进行哪些物理量的检测？ 超声波具有聚束、定向、反射、透射、频率高、波长短等特性。 超声波传感器可进行物位检测、测距、测流量等。 6超声波传感器利用压电材料制成发射器和接收器，说明它们各利用哪种压

23、电效应？超声波传感器可以进行哪种能量的转换。 超声波传感器主要利用压电材料的压电效应，其中，超声波发射器利用逆压电效应制成发射元件，将高频电振动转换为机械振动从而产生超声波;超声波接收器利用正压电效应制成接受元件，将超声波机械振动转换为电信号。7.超声波传感器上所标识的（R40kHz）,( T40kHz）是什么含义。 简述超声波测距原理。 （R40kHz）表示接收频率为40kHz,( T40kHz）表示发送频率为40kHz 超声波测距:通过定时控制电路、触发逻辑电路、放大检波电路及数据处理电路，将超声波信号变换为与距离有关的信号来实现。关键利用时钟脉冲对发送和接收之间的延迟时间进行计数，计数值

24、与每个技术脉冲的周期时间的乘积就是超声波的传播时间。第8、9章 光电效应与普通光电器件（光电效应；光电器件光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管、光电池、光电开关）1什么是外光电效应？内光电效应（光生伏特效应、光电导效应）？ 光电器件中的光照特性、光谱特性分别描述的是光电器件的什么性能？光电效应:光照射在某些物质上，使该物质吸收光能后电子的能量和电特性发生变化，这种现象称为光电效应。外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。内光电效应：当光线照在物体上，使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。光生伏特效应：光照在物体中能产生一定方向电动势的现象。光电导效应：入射光强改变

25、物质导电率的现象。2试述光敏电阻、光敏晶体管、光电池的器件结构和工作原理，各基于哪种光电效应。 光敏电阻工作原理基于光电导效应，又称光电导。器件结构是在玻璃底层上涂一层对光敏感的半导体物质，两端有梳状金属电极，然后再半导体上覆盖一层漆膜或压入塑料封装体内。在外加电压的作用下，电路中电流随光敏电阻变化而变化，通过光照强度可改变电路中电流的大小。 光敏晶体管工作原理主要基于光生伏特效应。光敏二极管一般处于反向偏置状态，无光照时反向电阻很大，反向电流很小。有光照时，形成光电流，光电流随入射光强度变化，光照越强光电流越大。因此，光敏二极管在不受光照时，处于截止状态；受光照射时，光电流方向与反向电流一致

26、。光敏三极管是把光敏二极管产生的光电流进一步放大，是具有更高灵敏度和响应速度的光敏传感器。 光电池工作原理是基于光生伏特效应。光电池可直接将光能转换成电能的器件，是典型的有源器件，在有光线作用时就是电源。光电池实质是一个大面积P-N结，上电极为栅状受光电极，下电极是一层铝衬底。当光照在P-N结的一个面时，光生的电子-空穴对迅速扩散，在P-N结电场作用下建立一个与光照强度有关的电动势。3.发光二极管与光敏二极管有什么不同？光敏晶体管与普通晶体管有哪些不同？ 发光二极管与光敏二极管不是同一种功能的材料，发光二极管的工作原理是利用固体材料的电致发光，半导体掺杂材料不同时，发光二极管发出的颜色不同，它

27、是一种将电能转换为光能的器件。发光二极管工作时加正向电压。 光敏二极管的工作原理主要基于光生伏特效应，工作时加反向电压。 光敏晶体管较之普通晶体管，响应速度快、灵敏度高、可开性高，光敏晶体管具有放大作用。4.当光源波长为0.80.9m时宜，你选用哪种材料的光敏器件进行测量？ 宜采用硅光电池或硅光敏管，因为其光谱响应峰值在.8um左右。5.光电开关与光电耦合器有什么区别？光电开关可以有哪几种检测方法，请画出检测方法示意图。光电耦合器件（简称 光耦）。光耦又称光电隔离器，器件由发光元件和接收光敏元件（受光元件可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管等）集成在一起。器件通过电-光、光-电两次转换进行输

28、入与输出耦合。光耦集成器件特点，输入输出完全隔离，有独立的输入输出阻抗，器件有很强的抗干扰能力和隔离能力，可避免振动和噪声干扰。 光电开关也是将光敏器件和发光器件集成在一起，与光耦不同的是光电开关的光检测信号由被测非电量控制，按工作方式分透射式和反射式。第9章 新型光电传感（CCD器件；光纤传感器）1.分别用中英文表示出CCD的全称； CCD（Charge-Coupled-Devices）电荷耦合器件2.电荷耦合器件（CCD）结构包括哪两个部分，分别起到什么作用？试述电荷存储与电荷转移的工作过程。 包括MOS光敏元阵列和读出移位寄存器，MOS光敏元阵列可以感光，读出移位寄存器可输出电荷（电荷转

29、移）。 电荷存储：MOS光敏元件结构是在半导体基片上(P一Si)生长一个 具有介质作用的氧化物(510:)，又在上面沉积一层金属电极，形成MOS光敏元。当金属电极上加正电压时，由于电场作用，电极下P型硅区里空穴被排斥形 成耗尽区，对电子而言，是一势能很低的区域，称“势阱”。有光线人射到硅片上 时，光子作用下产生电子一空穴对，空穴被电场作用排斥出耗尽区，而电子被附近 势阱吸引，此时势阱内吸收的光子数与光强度成正比。电荷转移：光敏元上的电荷需要经过电路进行输出，CCD电荷藕合器件是以电荷为信号而不是电压电流。读出移位积存器也是 MOS结构，由金属电极、氧化物、半导体三部分组成。它与MOS光敏元的区

30、别 是半导体底部覆盖了一层遮光层，防止外来光线干扰。由三个十分邻近的电极组成 一个藕合单元(传输单元)，在三个电极上分别施加脉冲波创、咖、妈。信号电荷按设计好的方向在时钟脉冲控制下从寄存器的一端转移到另一端。3.CCD有哪几种结构形式，线阵和面阵结构分别可以进行哪些检测？ CCD器件分为线阵CCD和面阵CCD，结构有多种形式，如单沟道CCD、双沟道CCD、帧转移结构CCD、行间转移结构CCD等. 线阵结构可以测量尺寸，面阵结构可以测量图像。4.说明光纤的结构和传光原理，光纤的几个重要参数代表什么含义？NA是什么参数，普通光纤通常为什么值？求光纤N1=1.46，N2=1.45的NA值；计算外部介

31、质为空气时（N0=1）最大入射角=？。 光纤主要由三部分组成：中心-纤芯；外层-包层；护套-尼龙塑料。 光纤的传播基于光的全反射原理。 数值孔径（NA）：将临界入射角的正弦函数定义为光纤的数值孔径。NA表示了光纤的集光能力，无论光源的发射功率有多大，只有在 张角之内的入射光才能被光纤接收、传播。 光纤模式（V）：指光波沿光线传播的途径和方式，不同入射角度光纤在界面上反射的次数不同。光在光纤内反射传播，反射中相位变化2pi整数倍的光波形成驻波，只有驻波才能在光纤中传播（称模）。 传播损耗：由于材料的吸收、散射和弯曲处的辐射损耗影响，光纤在传播是不可避免的要有损耗，反映光纤传播的损耗大小用衰减率A

32、表示，表示光纤每公里的衰减率，传播损耗的大小是评定光纤优劣的标志之一。 光纤耦合：光纤的强耦合是使光纤在纤芯间形成直通，光纤的弱耦合是通过光纤的弯曲或使耦合处成锥形。5.反射式光纤位移传感器在位移测量中的输出特性曲线有哪些特点？可以完成哪些测量？反射光的光强弱对测量有哪些影响？ 前坡区输出信号的强度增加快，这一区域位移输出曲线有较好的线性关系，可以进行小位移测量（微米级）； 后坡区信号随探头和被测物体之间的距离增加而减弱，该区域可用于距离较远，而灵敏度、线性度要求不高的较大位移测量（毫米级）； 光封区信号有最大值，值的大小决定被测表面的状态，光封区域可用于表面状态测量，如工件的光洁度或光滑度。

33、 反射光的强弱将会影响接收光纤的光通量发生变化。6. 功能型光纤传感器与非功能型光纤传感器有什么区别？ 举例说明两种功能型和非功能型光纤传感器。功能型（传光、传感）又称传感型，利用光纤本身对外界被测对象具有敏感能力和检测能力，光纤不仅起到传光作用，而且在被测对象作用下使光强、相位、偏振态等光学特性得到调制，调制后的信号携带了被测信息。 非功能型（传光）：光纤只作传播光媒介，待测对象的调制功能是由其他转换元件实现的，光线的状态是不连续的，光纤只起传光作用。第10章 半导体式传感器（气敏；湿敏；离子敏）1气敏传感器有哪几种类型？其工作原理有什么不同？ 按半导体的物理特性，气敏传感器可分为电阻型和非

34、电阻型。 电阻型：利用半导体表面因吸附气体引起半导体元件电阻值变化，根据这一特性，从阻值的变化检测出气体的浓度。 非电阻型：利用MOS二极管的电容-电压特性变化；利用MOS场效应管的阈值电压的变化；利用肖特基金属半导体二极管的势垒变化进行气体检测。2为什么多数电阻型气敏传感器要有加热器工作？加热器有哪些作用。 金属氧化物半导体气敏传感器的灵敏度与温度有密切的关系，对于每个气敏传感器，其灵敏度都存在最佳工作温度。 加热作用：一是为了加速气体吸附和上述的氧化还原反应，提高灵敏度和响应速度，二是使附着在传感器元件壳面上的油雾、尘埃烧掉。3非电阻性气敏传感器主要利用晶体管的哪些参数进行检测，这种传感器

35、主要哪种气体敏感？ 非电阻型半导体气敏传感器主要用于氢气浓度测量。4.分析P171图1010酒精测试仪电路工作原理。5湿敏传感器有哪些类型？湿度的表示方法。 氯化锂诗敏电阻、半导体陶瓷湿敏电阻 表示方法:第11章 射线式传感器（核辐射物理基础；核辐射探测器气体、闪烁、半导体；应用）1放射性同位素在衰变过程中放出哪几种（射线），说明、射线的性质与特点，他们在与物质相互作用时会产生哪些现象？如：电离、吸收与散射时分别有哪些不同。 放射性同位素在衰变过程中放出、射线。 射线由带正电的粒子组成。粒子由于能量、质量、电荷大，电离作用最强，但射程较短，射程是带电粒子在物质中穿行的直线距离。射线穿透能力最弱

36、。 射线由带负电的粒子组成，粒子就是高速运动的电子。粒子粒子质量小，电离能力较同样能量的粒子弱，因为粒子容易产生散射，所以穿过物质的路径是弯曲的。射线穿透能力居中，穿行时易改变方向产生散射形成反射。 射线是一种电磁波，由中性不带电的高速光子流组成。粒子几乎没有直接电离作用。射线穿透能力最强，能穿透几十厘米厚的固体物质，在气体中可穿透几百米，因此射线广泛用于金属探伤。 电离：具有一定能量的带电粒子在穿透物质时会产生电离作用，在它们经过的路程上电离后形成许多离子对，电离作用是带电粒子和物质相互作用的主要形式。2.核探测器有哪些类型，气体探测器（有哪几种？）、闪烁探测器、半导体探测器，比较他们的特性

37、有哪些不同，举例说明可以进行哪些测量。 气体探测器（电离室、正比计数器、盖格计数管）、闪烁探测器、半导体探测器 电离室主要用于探测、射线，、的电离室不能通用，不同粒子在相同条件下效率相差很大。3.利用核探测器可以进行哪些检测，与其它检测方法相比有什么特点，如何检测？举例说明。 利用射线的电离现象实现气体分析和流量测量；利用射线进行带材厚度、密度检测；利用射线探测材料缺陷、位置、物质密度与厚度4.测量天然放射性与利用放射性测量非放射性物体，在探测器装置上有哪些不同？哪种系统需要人工放射性装置？ 利用放射性测量非放射性物体，根据被测物质对辐射线的吸收、反射进行检测，探测器结构主要由放射源和射线探测

38、器组成。5. 如利用射线探测器进行厚度、物位测量，画出测量系统结构示意图。6. 简述离子敏烟雾传感器工作原理。 离子敏烟雾传感器结构是两个电离室，当外电室有烟雾进入时，离子被吸附到烟雾颗粒上，由于烟雾颗粒比离子大1000倍左右，故在电场中的移动速度比原来的速度慢，而且在移动过程中离子中和的机会增多，最终使离子电流相应减小。烟雾数量越多浓度越高，离子电流越小，相当等效电阻增加。第12章 温度传感器（热电偶；热电阻；集成温度传感器）1温度传感器按工作原理区分有哪些类型？了解不同温度传感器的工作原理和结构特征以及测温范围。2什么是热电效应，什么是热电偶？热电偶产生热电势的必要条件是什么？ 两种不同类

39、型的金属导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等，即有温差时，导体回路里有电流流动，会产生热电势，这种现象称热电效应。 热电偶产生热电势的必要条件是：1、热电偶两个电极材料相同 2、3测温系统需要分别测量在-201500C范围的室温和2000C10000C的炉温，请问选择哪两种温度传感器符合系统要求。4说明集成温度传感器AD590的温度原理，分析教材中AD590测温控制电路工作过程与控制。5将一灵敏度为0.08mV/的热电偶与电压表相连接，电压表接线端是50，若电位计上读数是60mV，热电偶的热端温度是多少？ 6什么热释电效应？说明热释电传感器的工作原理，利用热释电传感器测温时为什

40、么要进行光信号调制？7. 红外线探测器分为哪两种类型？它们探测的红外波长范围有什么不同? 红外线探测器主要由两大类型：1 热探测器（热电型），包括热释电、热敏电阻、热电偶。热探测器探测的红外波长范围是所有波长；2 光子探测器（量子型），利用某些半导体材料在红外辐射的照射下产生光电子效应，使材料的电学性质发生变化，其中有光敏电子、光敏晶体管、光电池等。光子探测器探测的红外波长范围是只对狭小波长区域灵敏度高。8叙述热释电红外测温原理（参考P194图11-18），红外测温与其它测温方法相比有什么特点？ 步进电机带动调制盘转动，将被测的红外辐射调制成交变的光信号。红外探测器一般为钽酸锂热释电探测器，透

41、镜的焦点落在热释电元件的光敏面上。被测目标的红外辐射通过透镜聚焦在红外探测器上，红外探测器将红外辐射变换为电信号输出。 特点： 1、远距离、非接触测量，适应于高速、带电、高温、高压； 2、反映速度快，不需要达到热平衡过程，反映时间在us量级； 3、灵敏度高，辐射能与温度T成正比； 4、准确度高，适用范围广泛，精度可达0.1摄氏度内；检测温度在零下-上千度范围。重点：l传感器定义、特性；l传感器基本工作原理，分别基于哪种效应；l传感器转换电路和工作原理；l熟悉各种传感器的电路符号；l可以测量位移、速度、磁场、压力、温度. 等传感器；l课堂练习、课外练习；l实验课实验内容与实验原理；l其它：应变、差动变压器、气敏、光电式传感器；源自Firefly950整理