1.光电式传感器常用光源有哪几种，哪些光源可用于红外光源？光电传感器中的光源可简单
分为自然光源（对地面辐射很不稳定、无法控制）和人造光源。
1热辐射光源-物体温度越高，辐射能量越大
2气体放电光源-改变气体成分、压力、电流、阴极材料和放电电流的大小，可以得到不同光谱范围的辐射源体
3电致发光器件•一体积小、寿命长、工作电压低、响应速度快
4激光器-单色性好、方向性好、亮度高
2.什么是光电式传感器？光电式传感器的基本原理是什么？光电传感器的工作原理基于光电
效应
3.什么是光电效应，都有哪几种类型？
光电效应：当光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势）
1、外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，形成光电流。
2、内光电效应：又称光导电效应，在光照作用下，物体导电性能（如电阻率发生变化）发生改变的现象。典型的光电元件有光敏电阻等。
3、光生伏特效应：在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象。典型光电元件有光电池、光敏（电）二极管、光敏（电）三极管等。
4.计量光栅是如何实现测量的？为何要细分？如何细分？
目的：精密测量中，为测量比一般栅距更小的位移量。
思路1：使光栅具有很高的刻线密度。（困难：技术工艺上难以实现）
思路2：细分技术
在莫尔条纹变化一周期时，不只输出一个脉冲，而是输出若干个脉冲（一般是4 个），以提高分辨率。（措施：机械细分和电子细分）
莫尔条纹
a K ta∏-tan≤WW W
横向莫尔条纹的斜率2莫尔条纹宽度---------- ≡------- M=V⅛ =W）
φ¾2+W^2-2MζV⅛cos6> θ
Eg:某光栅每亳米刻线100条，光学放大倍数为1000,当光栅移动一个栅距时，就移动一个莫尔条纹，问产生的莫尔条纹有多宽？
Eg:有一直线光栅，每亳米刻线数为50,主光栅与指示光栅的夹角=1.8 ,贝I」：分辨力=栅距W =lmm∕S0=0.02mm=20um（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化）
莫尔条纹的宽度约是栅距的32倍：
B ^W∕Θ = 0.02mm∕ （1.8 *3.14/180 ）= 0.02mmΛ）.0314 = 0.637mm 由于较大，因此
可以用小面积的光电池“观察”莫尔条纹光强的变化。
1.光电式传感器常用光源有哪几种，哪些光源可用于红外光源？光电传感器中的光源可简单 分为自然光源（对地面辐射很不稳定、无法控制）和人造光源。 1热辐射光源-物体温度越高，辐射能量越大 2气体放电光源-改变气体成分、压力、电流、阴极材料和放电电流的大小，可以得到不同光谱范围的辐射源体 3电致发光器件•一体积小、寿命长、工作电压低、响应速度快 4激光器-单色性好、方向性好、亮度高 2.什么是光电式传感器？光电式传感器的基本原理是什么？光电传感器的工作原理基于光电 效应 3.什么是光电效应，都有哪几种类型？ 光电效应：当光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，物体中的电子吸收入射光子的能量，而发生相应的效应（如发射电子、电导率变化或产生电动势） 1、外光电效应：在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，形成光电流。 2、内光电效应：又称光导电效应，在光照作用下，物体导电性能（如电阻率发生变化）发生改变的现象。典型的光电元件有光敏电阻等。 3、光生伏特效应：在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象。典型光电元件有光电池、光敏（电）二极管、光敏（电）三极管等。 4.计量光栅是如何实现测量的？为何要细分？如何细分？ 目的：精密测量中，为测量比一般栅距更小的位移量。 思路1：使光栅具有很高的刻线密度。（困难：技术工艺上难以实现） 思路2：细分技术 在莫尔条纹变化一周期时，不只输出一个脉冲，而是输出若干个脉冲（一般是4 个），以提高分辨率。（措施：机械细分和电子细分） 莫尔条纹 a K ta∏-tan≤WW W 横向莫尔条纹的斜率2莫尔条纹宽度---------- ≡------- M=V⅛ =W） φ¾2+W^2-2MζV⅛cos6> θ Eg:某光栅每亳米刻线100条，光学放大倍数为1000,当光栅移动一个栅距时，就移动一个莫尔条纹，问产生的莫尔条纹有多宽？ Eg:有一直线光栅，每亳米刻线数为50,主光栅与指示光栅的夹角=1.8 ,贝I」：分辨力=栅距W =lmm∕S0=0.02mm=20um（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化） 莫尔条纹的宽度约是栅距的32倍： B ^W∕Θ = 0.02mm∕ （1.8 *3.14/180 ）= 0.02mmΛ）.0314 = 0.637mm 由于较大，因此 可以用小面积的光电池“观察”莫尔条纹光强的变化。
第一章传感器与检测技术基础 1 传感器就是能感知外界信息并将其按一定规律转换成可用信号的机械电子装置。传感器就是将外界被测信号转换为电信号的电子装置，它由敏感器件和转换器件两部分组成。 2 灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值，可表示为：s= dy/dx 或者 s=Δy/Δx 3 如果检测系统由多个环节组成，各环节的灵敏度分别为S1，S2，S3，而且各环节以串联方式相连接，则整个系统的灵敏度为：s=S1*S2*S3 4 分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的能力。 5 线性度是用实测的检测系统输入/输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示的，E f=Δm/Y FS *100% 6 传感器的迟滞：迟滞特性表明检测系统在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程期间，输入/输出特性曲线不一致的程度。迟滞的可能是由仪表元件存在能量吸收或传动机构的摩擦、间隙等原因造成的。 7 传感器的重复性：重复性是指传感器在检测同一物理量时每次测量的不一致程度，也叫稳定性。 8 一个完整的检测系统或装置通常由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转化、显示和处理等功能。 9 传感器按输出量的性质分为：参量型传感器、发电型传感器。 10 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于传输的电压或电流信号。 11 测量无论表现形式如何，在测量结果中必须注明单位，否则，测量结果就毫无意义。 12 绝对误差是仪表的指示值x与被测量的真值x0之间的差值，记做δ=x-x0 13 相对误差是仪表指示值的绝对误差δ与被测量真值x0的比值，即r= δ/x0 *100% 14 引用误差是绝对误差δ与仪表量程上的比值。r0=δ/L *100% 15 最大引用误差r0M是测量仪表整个量程中可能出现的绝对误差最大值δm代替，即 r om=δm/L *100% 16 常用的精度等级有0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级、5.0级。精密度和精确度等级为1.0的仪表，在使用时它的最大引用误差不超过±1.0%。 17 系统误差：在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。 18 随机误差：在相同的条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。 19 系统误差的消除方法：交换法、抵消法、代替法、对称测量法、补偿法 20 电桥电路：电流输出型、电压输出型 21 电压输出型：单臂工作状态、 22 课后习题：4、5、6 第二章电阻式传感器 1 电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，它的电阻值也会发生相应的变化，这一物理现象称为电阻应变效应。 2 热电阻是中、低温区最常用的一种温度检测传感器。铂热电阻的测量精度是最高的。 3 热电阻的应用：热电阻温度计、热电阻式流量计。 4 热敏电阻是一种利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。 5 根据应变片的材质，可以分为金属和半导体应变片两大类。金属应变片：丝式应变片，它的结构简单，价格低，强度高，但允许通过的电流较小，测量精度较低，适用于测量要求不
10光电式传感器习题及解答(总 9页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-- --内页可以根据需求调整合适字体及大小--
第10章光电式传感器 一、单项选择题 1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。 A. 光电效应传感器 B. 红外热释电探测器 C. 固体图像传感器 D. 光纤传感器 2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。 A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大 B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大
C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管 D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性 7、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。 A. 光电效应传感器 B. 红外热释电探测器 C. 固体图像传感器 D. 光纤传感器 8、光敏电阻的特性是（） A．有光照时亮电阻很大 B．无光照时暗电阻很小 C．无光照时暗电流很大 D．受一定波长范围的光照时亮电流很大9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（） A．光电管 B.光敏电阻 C．光电池 D.光电倍增管 10、CCD以（）为信号 A. 电压 B.电流 C．电荷 D.电压或者电流 11、构成CCD的基本单元是（） A. P型硅结 C. 光电二极管电容器 12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。 A.位移 B.压力 C.温度 D.光电
技能训练十光电传感器 二、思考题 1．填空题 （1）光电式传感器的工作基础是光电效应，能将光信号的变化转换为电信号的变化。 （2）按照工作原理的不同， （3）光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。 （4）常见的基于内光电效应的光敏元件有光敏电阻和光敏晶体管。 （5）光电开关是一种利用光电效应做成的开关。根据检测方式的不同，光电开关可分为对射式、漫反射式、镜面反射式和槽式四种类型。 （6）光敏晶体管传感器是光敏二极管、光敏三极管和光电耦合器的总称。 （7）光电传感器可以检测出所收到的光信号的变化，然后借助光敏元件将光信号的变化转换成电信号，进而输出到处理器中进行处理以实现控制。 （8）光电色质检测器中的传感器属于被测物反光类型的传感器。 （9）光敏二极管工作在反向偏置状态下，即光敏二极管的正极接电源负极，光敏二极管的负极接电源正极。 （10）光敏三极管工作时集电结反偏，发射结正偏。 2．选择题 （1）光敏电阻的工作基础是（ b ）效应。 a．外光电效应b．内光电效应c．光生伏特效应 （2）光敏电阻在光照下，阻值（ a ）。 a．变小b．变大c．不变 （3）光敏二极管工作在（ b ）偏置状态，无光照时（ c ），有光照时（ d ）。 a．正向b．反向c．截止d．导通 （4）光敏三极管与光敏二极管相比，灵敏度（a ）。 a．高b．低c．相同 （5）以下元件中，属于光源的有（acde ），属于光电元件的有（bf ）。 a．发光二极管b．光敏三极管c．光电池 d．激光二极管e．红外发射二极管f．光敏二极管 （6）光敏电阻上可以加直流电压，也可以加交流电压。加上电压后，无光照射时，由于光敏电阻的阻值（a ），电路中只有很（b ）的暗电流；当有适当波长的光照射时，光敏电阻的阻值变（b ），电路中电流也随之变（a ），称为光电流。根据光电流的大小，即可推算出入射光的强弱。 a．大b．小c．相同 （7）在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于（b）。
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。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、光电倍增管；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。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能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或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和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。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的理想空载特性曲线具有严格的线性关系。假定电位器全长为Xmax ，其总电阻为Rmax ，它
实验一：温度传感器动态特性的测试 一、实验目的 1、了解温度传感器时域特性； 2、掌握温度传感器时间常数的测量方法。 三、实验原理、方法和手段 1、热电偶测量温度的基本原理 热电偶测量温度的基本原理是热电效应。将A和B两种不同的导体首尾相连组成闭合回路，如果两连接点温度（7, To）不同，那么在回路中就会产生热电动势，形成热电流，这就是热电效应。热电偶就是将A和B两种不同的金属材料一端焊接而成。A和3称为热电极，焊接的一端是接触热场的T端称为工作端或测量端，也称热端；未焊接的一端（接引线）处在温度称为自由端或参考端，也称冷端。T与To的温差愈大,热电偶的输出电动势愈大；温差为0℃时, 热电偶的输出电动势为0V；因此，可以用测热电动势大小衡量温度的大小。国际上，将热电偶的A、B热电极材料不同分成假设干分度号，如常用的K（银格. 银硅或锲铝）、E （锲铭-康铜）、7（铜-康铜）等等，并且有相应的分度（见附录）表即参考端温度为0C时的测量端温度与热电动势的对应关系表；可以通过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度。 2、温度传感器动态特性参数的测定 阶跃响应法是以阶跃信号作为温度传感器的输入，通过对温度传感器输出响应的测试，从中计算出其动态特性参数。 对于温度传感器，时间常数「是唯一表征其动态特性的参数。求取「有很多方法，常用的是对温度传感器施加一阶跃信号，然后求取系统到达最终稳定值的63.2%所需时间作为系统的时间常数人这一方法的缺点是不精确，因为它受到起始时间点不能够确定的影响，而且也不能够确切地确定被测系统一定是一个温度传感器，另外它未涉及响应的全过程。为获得较高精度的测试结果，根据表1-1中所列的公式，温度传感器的阶跃响应函数为阳=一;（1.1） _/ 改写后得（1-2） 定义Z = -- 工（1-3） 式中Z = In [1（1_4） Z = -- 式（1・3）说明Z和时间，成线性关系，并且有「，如图1-1所示。因此可以根据测得的Z值，做出Z-t曲线，并根据t值获得时间常数『，这种方法
第7章思考题与习题 一、填空题 1.霍尔传感器是一种磁敏传感器，它是把磁学物理量转换成电信号的装置，广泛应用于自动控制、信息传递、电磁测量、生物医学等各个领域。它的最大特点是非接触测量。 2.霍尔电势U H与输入电流I及磁感应强度B成正比，其灵敏度K H与霍尔系数R H成正比而与霍尔片厚度d成反比。所以，为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。 3.霍尔元件的结构很简单，它通常由霍尔片、引线和壳体组成。 4.半导体材料的电阻率随磁场强度的增强而变大，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效应制成的元件称为磁敏电阻。 二、简答题 1.简述你理解中的霍尔效应。 1879年，美国物理学家霍尔（E.H.Hall）经过大量的实验发现：如果让一恒定电流通过一金属或半导体薄片，并将薄片置于强磁场中，在金属薄片的另外两侧将产生与磁场强度成正比的电动势，这个现象后来被人们称为霍尔效应。 假设霍尔元件为N型半导体薄片，薄片厚度为d，磁感应强度为B的磁场方向垂直于薄片。在薄片前后两端通以控制电流I，那么半导体中的载流子（电子）将沿着与电流I相反的方向运动。由于外磁场B的作用，使电子受到洛仑兹力F L而发生偏转，结果在半导体的右端面上电子积累带负电，而左端面缺少电子带正电，在半导体的左右端面间形成电场。该电场产生的电场力F E阻止电子继续偏转。当F E和F L相等时，电子积累达到动态平衡。这时在半导体左右两端面之间（即垂直于电流和磁场方向）建立电场，称为霍尔电场E H，相应的电势U H称为霍尔电势。 2.制成霍尔元件常用的材料有哪些？ 1948年以后，由于半导体技术迅速发展，人们找到了霍尔效应比较明显的半导体材料，并制成了锑化铟、砷化镓、砷化铟、硅、锗等材料的霍尔元件。目前常用的霍尔元件材料是N型硅，它的灵敏度、温度特性、线性度均较好。 3.简述集成霍尔传感器的分类、特点及应用场合。 集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔输出信号。其输出信号快，传送过程中无抖动现象，且功耗低，对温度的变化是稳定的，灵敏度与磁场移动速度无关。按照输出信号的形式，可以分为开关集成霍尔传感器和线性集成霍尔传感器两种类型。 1.线性集成霍尔传感器 线性集成霍尔传感器主要由霍尔元件、恒流源、放大电路组成，由恒流源提供稳定的激励电流，霍尔电势输出接入放大电路，输出电压较高，应用广泛。集成电路的输出电压与霍尔元件感受的磁场变化近似呈线性关系。它主要用于对被测数据进行线性测量的场合，如角位移、压力、电流等的测量。 2.开关集成霍尔传感器 开关集成霍尔传感器是利用霍尔效应与集成电路技术制成的一种传感器，以开关信号形式输出。霍尔开关集成器件具有使用寿命长、无触电磨损、元火花干扰、工作频率高、温度特性好及能适应恶劣环境等优点。 常用的开关集成霍尔传感器由霍尔元件、放大电路、施密特触发器等部分组成。稳压电
1、测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。 2、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应.通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类.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、光电倍增管；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. 4、压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应.相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。 5、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变） 6、仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的 7、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的. 8、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小,③不变）。 9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型)是线性的关系. 10、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成(①正比，②反比,③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 11、传感器是能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或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和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。 12、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过线圈的磁通_成正比,与磁回路中 磁阻成反比. 13、.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应(霍尔效应）而输出电势的.霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移,压力。 14、测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征 15、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比②反比③不成比例） 简答题 1、以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。 答:石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应.反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离,变形也随之消失，称为逆压电效应。 石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 2、简述电阻应变片式传感器的工作原理 答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化. 3、什么是传感器动态特性和静态特性,简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的特性是指传感器所特有性质的总称.而传感器的输入输出特性是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时，输入输出特性是二端网络的外部特性,即输入量和输出量的对应关系。由于输入量的状态（静态、动态)不同分静态特性和动态特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性.动态特性指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。可以从时域和频域来研究动态特性 4、简述霍尔电动势产生的原理。 答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I 流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累.而前端面缺少电子,因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场,相应的电势称为霍尔电势U H 。 5、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程。 答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数t α及栅丝与试件膨胀系数（s g ββ与）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差. 6、光纤传感器的工作原理。 答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。光纤传感器利用光导纤维,按其工作原理来分有功能型（或称物性型、传感型）与非功能型(或称结构型、传光型）两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。 7、霍尔元件能够测量哪些物理参数？温度补偿的方法有哪几种?请详细推导分流法。 答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。 温度补偿方法：a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b 电桥补偿法 8、传感器的频率响应特性,必须在所测信号频率范围内，保持不失真测量条件. 9、在电阻应变片公式，dR/R=（1+2μ）ε+λEε中，λ代表材料压阻系数。
传感器与检测技术习题及答案 传感器与检测技术自测练习题1 一、填空 1．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是。 2．铂热电阻的纯度通常用比表示。 3．减少螺线管式差动变压器传感器零点残余电压最有效的办法是尽可能保证传感 器、的相互对称（任填两个）。 4．利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较高的灵敏度，应该让 的距离大大小于。 5．空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用式电容传感器。 6．传感器的动态特性是指传感器测量时，其对的响应特性。 7．用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。工业测量中通常采用制接法。 8．金属电阻应变片敏感栅的形式和材料很多，其形式以式用的多，材料以用的最广泛。 9．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点是大、好、结构简单和便于操作。 10．螺线管式差动变压器传感器中，零点残余电压是评定差动变压器性能的主要指标之一。它的存在造成传感器在附近灵敏度降低、测量大等。 11．机械弹性敏感元件的灵敏度是指作用下产生的。灵敏度大，表明弹性元件刚度。 12．电阻应变片中，电阻丝敏感栅的灵敏系数小于其电阻丝的灵敏系数的现象，称为应变片的。 13．闭磁路变隙式电感传感器主要由线圈、及铁芯组成。
14．把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据的基本原理制成的，其次级绕组都用形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 15．对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测特必须达到一定的度。 16．电容式传感器中，变间隙式一般用来测量的位移。 17．传感器的基本特性通常用其和来描述。当传感器变换的被测量处于动态时，测得的输出—输入关系，称为。 18．闭磁路变间隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接，当被测物体移动时，引起磁路中气隙磁阻发生相应变化，从而导致线圈的变化。 19．电涡流传感器配用的测量电路有：电路、电路（任选两个）。 20．振弦式传感器应用实例有：传感器、传感器（任选两个）。 21．振筒式传感器中，激励器由和线圈组成；拾振器由和线圈组成。 22．测量仪表的精确度是和两者的总和。精确度简称。 23．电容式传感器中，变介电常数式多用于的测量。 24．振膜式传感器中，振膜是恒弹性磁性合金制成的圆形膜片，由圆杯形支架支撑坐在上。 25．传感器变换的被测量的数值处在下，传感器的关系称传感器的静特性，其主要技术指标有：、灵敏度、迟滞和重复性等。 26．电涡流传感器的主体是。因而它的性能对整个测量系统的性能产生重要影响。 27．电容式传感器中，变面积式常用于较大的的测量。 28．振弦式传感器间歇激励方式的结构中，只有一个线圈和永久磁铁，它们既 是，又是。 29．振筒式传感器是用均匀作为敏感元件，将被测气体压力或密度的变化转换成。答案 填空
第1章 概述 1.1 什么是传感器？ 传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2 传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4 传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化 （5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4) 屏蔽、隔离与干扰抑制 (5) 稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指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。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 2.2 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。 常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV ,压力为0.12MPa 时输出最大且为16.50mV . 非线性误差略 正反行程最大偏差mV H 1.0max =∆，所以%6.0%50 .161.0%100max ±=± =∆± =FS H Y H γ 重复性最大偏差为08.0max =∆R ，所以%48.0%1005 .1608.0max ±=± =∆± =FS R Y R γ 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 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，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
第1章传感器与检测技术基础思考题答案 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1
传感器与检测技术知识总结 第一章概述 1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。一、传感器的组成 2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 （1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理 （1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器； ②电容式传感器；③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类 （1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型； （2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类 （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节；③数字环节。评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。
题目1 正确 获得1.00分中的1.00分 标记题目 题干 1．光电式传感器就是将光信号转化成电信号的一种器件，简称光电器 件。 选择一项： 对 错 反馈 正确的答案是“对”。 题目2 正确 获得1.00分中的1.00分
标记题目 题干 2．光电器件具有响应速度快、精度低、结构复杂等特点。 选择一项： 对 错 反馈 解析：光电器件具有响应速度快、精度高、结构简单等特点。 正确的答案是“错”。 题目3 正确 获得1.00分中的1.00分 标记题目 题干 3．光电器件的物理基础是电光效应。
选择一项： 对 错 反馈 正确的答案是“错”。 题目4 正确 获得1.00分中的1.00分 标记题目 题干 4．在光线照射下，使电子从物体表面逸出的现象属于外光电效应。如 光电管、光电倍增管等。 选择一项： 对 错 反馈 正确的答案是“对”。
题目5 正确 获得1.00分中的1.00分 标记题目 题干 5．在光线照射下，使物体的电阻率发生改变的现象也属于外光电效应。 如光敏电阻等。 选择一项： 对 错 反馈 解析：在光线照射下，使物体的电阻率发生改变的现象也属于内光电效 应。 正确的答案是“错”。 题目6 正确
获得1.00分中的1.00分 标记题目 题干 6．在光线照射下，使物体产生一定方向的电动势的现象属于光生伏特 效应。 选择一项： 对 错 反馈 正确的答案是“对”。 题目7 正确 获得1.00分中的1.00分 标记题目 题干 7．光电管的典型结构由玻璃壳、两个电极（光电阴极K 和阳极A）、 引出插脚等组成。
选择一项： 对 错 反馈 正确的答案是“对”。 题目8 正确 获得1.00分中的1.00分 标记题目 题干 8．光电管将球形玻璃壳抽成真空，在内半球面上涂上一层光电材料作 为阳极，球心放置小球形或小环形金属作为阴极。 选择一项： 对 错 反馈 正确的答案是“错”。
第10章光电式传感器 一、单项选择题 1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。 A. 光电效应传感器 B. 红外热释电探测器 C. 固体图像传感器 D. 光纤传感器 2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。 A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大 B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大 C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管 D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性 7、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。 A. 光电效应传感器 B. 红外热释电探测器 C. 固体图像传感器 D. 光纤传感器 8、光敏电阻的特性是（） A．有光照时亮电阻很大 B．无光照时暗电阻很小 C．无光照时暗电流很大 D．受一定波长范围的光照时亮电流很大 9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（） A．光电管 B.光敏电阻 C．光电池 D.光电倍增管 10、CCD以（）为信号 A. 电压 B.电流
C．电荷 D.电压或者电流 11、构成CCD的基本单元是（） A. P型硅 B.PN结 C. 光电二极管 D.MOS电容器 12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。 A.位移 B.压力 C.温度 D.光电 13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。 A.反射镜 B.透镜 C.光栅 D.光探测器 14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。 A.偏振调制 B.共振调制 C.角度调制 D.振幅调制 15、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的传感器，称为( )。 A.相位调制型传感器 B.相位结合型传感器 C.相位振动型传感器 D.相位干涉型传感器 16、半导体激光发光是由( )之间的电子-空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。 A.原子 B.分子 C.离子 D.能带 17、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型( )和玻璃作为工作物质的激光器。 A.石英晶体 B.高纯硅 C.绝缘晶体 D.压电晶体 18、利用光纤本身的某种敏感特性或功能制作的传感器称为( )。 A.敏感型传感器 B.功能型传感器 C.传光型传感器 D.功敏型传感器 19、光纤仅起传输光波的作用，必须在光纤中间或端面加装其他敏感元件才能构成传感器，称为( )。 A.光容型传感器 B.光感型传感器 C.传光型传感器 D.光敏型传感器 20、光纤振动传感器与其他光纤传感器一样，从原理上讲也可以分为两种类型，实际上，直接以( )作为振动信息的敏感元件,难以分离其他物理量变化产生的影响。 A.光纤 B.电压 C.电流 D.电阻 21、光纤是用( )作为主要原料的一种透明度很高的介质材料，广泛用于通信和传感器。 A.光刻玻璃 B.石英玻璃 C.光刻硅 D.钛铝合金 22、数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（） A．数值孔径反映了光纤的集光能力 B．光纤的数值孔径与其几何尺寸有关
精选文档 传感器与检测技术 (一 ) 选择题 1.※ 依据传感器的构成，能直接感觉被测物理量的是（敏感元件） 2.※ 经过动向标定能够确立传感器的（固有频次） 3.※ 光导摄像管拥有的功能是（光电变换功能、扫描功能、存贮功能） 4.※在人工视觉系统中，光亮度信息能够借助（A/D变换器） 5. ※ 丈量不可以直接接触的物体的文档，可采纳的温度传感器种类是（亮度式） 6. ※ 适用化的水分传感器是利用被测物质的（电阻值）与含水率之间的关系实现水分含量 的丈量。 7.※ 属于传感器静态特征指标的是（线性度）。 8.※ 传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（敏捷度越高）。 9.※ 红外光导摄像管上的红外图像所产生的温度散布在靶面上感觉出相应的电压散布 图像的物理基础是（热电效应）。 10.※热电偶式温度传感器的 T 端称为工作端，又称（热端）。 11.※ 在典型噪声扰乱克制方法中，将不一样信号线分开而且留有最大可能的空间隔绝是为 了（战胜串扰）。 12.※ 信号的方差大，表述信号的（颠簸范围大）。 13.※传感器输出量的变化△ Y 与惹起此变化的输入量的变化量△ X之比，称为（敏捷度） 14.※ 对传感器实行动向标定，能够确立其（幅频特征）。 15.※ 周期信号频谱不拥有的特色是（发散性）。 16.※ 在传感器与检测系统中，假如被丈量有细小变化，传感器就有较大输出，表示该传感器 的（敏捷度高） 17.※ 对传感器实行静态标定，能够确立其（线性度） 18.※ 下传记感器，不合适丈量静态力的是（压电式压力传感器）。 19.※ 一般来说，压电式加快度传感器尺寸越大，其（固有频次越低） 20. ※ 为了丈量多点的均匀温度，能够将同一型号的热电偶的同性电极参照端相（并联） 21. ※关于信号 x(t)和 y(t)，若互有关系数 P xy(t)=1，表示两信号（完整有关）。 22.※ 变磁通式速度传感器测转速时，若传感器转子的齿数越多，则输出的感觉电动势的频次 （越高）