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传感器原理及应用复习资料第一章传感器概述1．什么是传感器？传感器由哪几个部分组成？试述它们的作用和相互关系。
（1）传感器定义：广义的定义：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定的规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
广义传感器一般由信号检出器件和信号处理器件两部分组成；狭义的定义：能把外界非电信号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。
以上定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
（2）组成部分：传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
（3）他们的作用和相互关系：敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器的总体发展趋势是什么？现代传感器有哪些特征，现在的传感器多以什么物理量输出？（1）发展趋势：①发展、利用新效应；②开发新材料；③提高传感器性能和检测范围；④微型化与微功耗；⑤集成化与多功能化；⑥传感器的智能化；⑦传感器的数字化和网络化。
（2）特征：由传统的分立式朝着集成化。
数字化、多动能化、微型化、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。
（3）输出：电量输出。
3．压力、加速度、转速等常见物理量可用什么传感器测量？各有什么特点？4（1）按传感器检测的量分类，有物理量、化学量，生物量；（2）按传感器的输出信号性质分裂，有模拟和数字；（3）按传感器的结构分类，有结构性、物性型、复合型；（4）按传感器功能分类，单功能，多功能，智能；（5）按传感器转换原理分类，有机电、光电、热电、磁电、电化学；（6）按传感器能源分类，有有源和无源；根据我国的传感器分类体系表，主要分为物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器三大类。
第一章传感器概述人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。
1.1.1传感器的定义广义：传感器是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的输出器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准对传感器定义是：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以上定义表明传感器有以下含义：1、它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；2、能按一定规律将被测量转换成电信号输出；3、传感器的输出与输入之间存在确定的关系；按使用的场合不同又称为: 变换器、换能器、探测器1.1.2传感器的组成传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：图示：被测量---敏感原件-----转换原件----基本电路-------电量输出电容式压力传感器-------------------压电式加速度传感器----------------------电位器式压力传感器1.1.3传感器的分类1）按传感器检测的范畴分类：生物量传感器、化学量传感器、物理量传感器、2）按输入量分类：速度、位移、角速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度3）按传感器的输出信号分类：模拟传感器数字传感器4）按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器5）按传感器的功能分类：智能传感器、多功能传感器、单功能传感器6）按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器电化学传感器。
7）按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传感器三大门类；1.2 传感器的地位与作用在基础学科研究中，传感器更有突出的地位。
宏观上的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、短的瞬间反应。
复习主要内容第一章1、传感器概念、电量、非电量能感受规定的被测量，并将能感受规定的被测量并按照一定的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。
2、测控系统的构成、特点传感器、测量电路、显示记录装置、电源四部分组成。
3、传感器分类：按被测量，按工作原理，了解表1-14、传感器静态特性：灵敏度（K=dx/dy）、线性度（掌握端基拟合法、理论直线法）、迟滞、重复性、分辨力（分辨力：输入量从某个任意值（非零值）缓慢增加，直到可以测量到输出的变化为止，此时的输入量的变化量即分辨力，分辨力的单位为输入量的单位。
如：输入量为质量，那分辨力的单位为g/kg）、漂移（时间漂移、温度漂移、零点漂移、灵敏度漂移）5、传感器动态特性：时间响应法、频率响应法6、提高传感器性能的方法：线性化技术、差动技术（提高灵敏度、减少系统误差）、数据平均与误差平均、补偿与校正技术、屏蔽隔离和抑制干扰、稳定性处理；7、了解传感器材料8、电子测量相关概念：真值、实际值、示值、绝对误差、相对误差、实际相对误差、示值相对误差绝对误差：仪表的指示值与被测量的真值之间的差值，记作δ，有符号、单位。
δ=X-X0相对误差：仪表指示值的绝对误差δ与被测量真值的比值，记作r。
引用误差：绝对误差δ与仪表量程L的比值，常用百分数表示。
最大引用误差：最大绝对误差δ与仪表量程L的比值决定仪表的精度等级。
测量仪表一般采用最大引用误差不能超过的允许值作为划分精度等级的尺度。
工业仪表常见的精度等级有：0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级、5.0级（8个）。
9、系统误差、随机误差、粗大误差、精度、精密度、准确度系统误差：相同条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小、符号不变，或按一定规律变化，这种误差较系统误差。
随机误差：相同条件下，多次重复测量同一量时，误差以不可预见的方式变化。
10、标定、校准、标准量传递例1：某1.0级电流表的满度值（量程上限值）是100μA，求测量值分别为100μA、80μA、20μA时的绝对误差和示值相对误差。
传感器复习提纲第一章：1．传感器一般由哪几部分组成？其各部分分别的作用是什么？2．传感器分类有哪几种？它们各适合在什么情况下使用？3．什么是传感器的静态特性？它由哪些主要性能指标来描述？4．什么是传感器的动态特性？常用什么方法来分析？5．传感器的标定有哪两种？标定的目的是什么？6.灵敏度的定义？如何计算灵敏度大小，如：某线性位移测量仪，当被测位移X由3.0mm变到4.0mm时，位移测量仪的输出电压V由3.0V减至2.0V，求该仪器的灵敏度。
•第一章小结：•1．传感器是指能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成电学量输出的测量装置。
一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成。
•2．传感器的分类方法很多，一般可按被测物理量、工作原理、能量关系和输出信号性质来分类。
•3．传感器的输出—输入关系特性是传感器的基本特性，有静态特性和动态特性之分。
所谓静态特性，是指传感器在稳态信号作用下，输出—输入之间的关系特性；而传感器的动态特性是指传感器在测量动态信号时，对激励（输入）的响应（输出）特性。
衡量传感器静态特性的主要性能指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。
一个动态特性好的传感器总是希望随时间变化的输出曲线能同时再现随时间变化的输入曲线，常通过阶跃响应来研究传感器的动态特性。
一阶传感器的阶跃响应最重要的动态特性指标是时间常数，一般希望它越小越好；二阶传感器的阶跃响应典型的动态性能指标包括上升时间、峰值时间、响应时间和最大超调量等，一般也希望它们的数值越小越好。
•4．传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。
静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、迟滞和重复性等；动态标定的目的是确定传感器的动态特S 1—线圈 ，2—铁心，3—衔铁 123δδ∆±图4—1变隙式电感传感器结构原理图性参数，如一阶传感器的时间常数，二阶传感器的固有频率和阻尼比等。
第二章：1．说明电阻应变片的组成、规格及分类。
传感器原理及应用复习提纲绪论一. 传感器及其作用二. 传感器的组成及其各部分的功能（什么是敏感元件，什么是转换元件，什么是测量电路，作用是什么？）三. 传感器的分类方法1．解释按输入量分类。
2．解释按测量原理分类。
四. 传感器技术的三要素是什么？第一章传感器的一般特性一. 传感器的静态特性1．牢固掌握传感器的主要静态特性指标及其定义：线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨率、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
2．牢固掌握精度等级的意义和应用。
二. 传感器的动态特性1．数学模型（0、1、2阶微分方程描述方法）2．传递函数（零阶特性，一阶特性，二阶特性。
）3．工程实际传感器动态指标的表示方法第二章应变式传感器1．金属应变片式传感器的特点（6点）。
精度高，测量范围广；频率响应特性较好；结构简单，尺寸小，重量轻；可在恶劣条件下正常使用；价格低廉，品种多样，便于选择。
金属应变片式传感器的原理（应变效应）2．金属应变片的主要特性：灵敏度系数的定义及物理意义。
什么是金属应变片的横向效应。
解释什么是机械滞后。
解释什么是应变极限。
研究金属应变片的动态特性的目的是什么。
3．温度误差及补偿温度怎样造成金属应变片式传感器的测量误差。
了解怎样用单丝自补偿应变片了解怎样用双丝组合自补偿应变片掌握用电桥补偿应变片的温度误差的原理4．测量电路固掌握分析、计算应变片式传感器组成的电桥电路。
了解等臂电桥，单臂电桥，输入和输出的关系（应变ε与电桥输出电压）。
了解什么是第一对称电桥，什么是第二对称电桥，输入和输出的关系。
5．什么是应变效应。
6. 什么是压阻效应。
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的亚阻效应。
7．什么是固态压阻器件。
8．应变片式传感器可以检测哪些物理量，可以应用在哪些领域。
怎样构成加速度传感器？9. 半导体应变片的特点10. 金属应变片式传感器和固态压阻器件都是应变片式传感器，区别是什么。
11．半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的亚阻效应。
传感器原理复习提纲第一章 绪论1. 检测系统的组成。
传感器 测量电路 输出单元把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。
把传感器输出的变量变换成电压或电流信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。
指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。
2. 传感器的定义及组成。
定义 能感受被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
组成 敏感元件转换元件 转换电路 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。
敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量。
上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
3. 传感器的分类。
工作机理 物理型、化学型、生物型构成原理 结构型（物理学中场的定律）、物性型:物质定律 能量转换 能量控制型、能量转换型物理原理 电参量式传感器、磁电传感器、压电式传感器 用途位移、压力、振动、温度4. 什么是传感器的静态特性和动态特性。
静特性 输入量为常量，或变化极慢 动特性 输入量随时间较快地变化时5. 列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。
230123n ny a a x a x a x a x =+++++x 输入量，y 输出量，a 0零点输出，a 1理论灵敏度，a 2非线性项系数灵敏度传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。
表征传感器对输入量变化的反应能力线性传感器 非线性传感器迟滞正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。
产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷 所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、 运动部件摩擦、 传动机构的间隙、 紧固件松动等。
线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。
4种典型特性曲线k y x=∆∆%1002max⨯∆=FSH Y H γ非线性误差%100max⨯∆±=FSL Y L γ，ΔLmax ——最大非线性绝对误差，YFS ——满量程输出值。
复习提纲第1章 传感器概述1．什么是传感器？（传感器定义）2．传感器的总体发展趋势是什么？现代传感器有哪些特征，现在的传感器多以什么物理量输出？3．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？4．了解传感器的分类方法。
所学的传感器分别属于哪一类？5．了解传感器的图形符号，其中符号代表什么含义。
第2章 传感器特性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？各种参数代表什么意义，描述了传感器的哪些特征？3．传递函数的定义是什么？4．什么是传感器的动态特性? 其特性参数有那些？这些参数反映了传感器的哪些特征，应如何选择？5．有一温度传感器，当被测介质温度为t 1，测温传感器显示温度为t 2时，可用下列方程表示：()1202/t t dt d ττ=+。
当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器的时间常数τ0 =120s ，试求经过350s 后该传感器的动态误差。
第3章 应变式传感器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。
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）。
写出各电路输出电压灵敏度。
3．有一吊车的拉力传感器如图所示，电阻应变片R 1、R 2、R 3、R 4粘贴在等截面轴上，已知R 1～R 4标称阻值为120Ω，桥路电压2V ，物重M 引起R 1、R 2变化增量为 1.2Ω。
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R 3、R 4可以起到什么作用？4. 在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？5. 已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数k =2）, 将其粘贴在梁式测力弹性元件上，如图所示。
在距梁端l 0处应变计算公式为26Fl Eh bε= 设力100F N =，0100l mm =，5h mm =，20b mm =，52210/E N mm =⨯。
《传感器原理与应用》课程复习纲要一、课程内容1．基本概念名词解释，要完整。
例如：压电效应：名词解释要包括两部分（正、逆压电效应），材料等。
2．传感器的工作原理例如：电涡流式测厚传感器：说明传感器的组成结构、写出原理图、叙述工作过程和相关的表达式（或数学模型或物理模型）等。
3．基础知识和基本常识（包括传感器的分类）例如：（1）动态模型中，“标准”输入只有三种：正弦周期输入、阶跃输入和线性输入，而经常使用的是前两种。
（2）在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称光生伏特效应，如光电池。
（3）电涡流式位移传感器有高频反射式和低频透射式两种。
（4）看图分析并叙述图上提供的信息。
4．计算例如：（1）金属应变片如何贴片分布于在等强度梁上？电阻变化计算和输出电压计算。
（2）用于测量转速的传感器有哪些？结构如何？如何计算转速？测速误差多少？5．测量电路简图和作用例如：金属应变片全桥电路、半桥电路等测量电路图，及相应的作用。
6．有关误差补偿例如：非线性补偿可用差动结构；温度补偿也可差动结构，还有其它方法等。
7．看图设计叙述例如：（1）8个实验内容：金属应变片、差动变压器、扩散硅压阻式压力传感器、霍尔传感器和光纤传感器等。
（2）看图叙述某传感器的结构组成，如何工作的及优缺点。
二、考试形式1．闭卷考试考试时间：120分钟。
2．考试题型填空题(10分)、单项选择题(10分)、简述题(4*8分)、计算题(2*10分)和设计题(2*14分)三、各章需掌握的内容绪论什么是传感器，传感器的物理基础、传感器的分类等。
第1章传感器技术基础传感器的数学模型、物理模型、静态特性（包括其指标，如线性度等）、动态特性（包括其指标，如二阶系统的参量分析等）、标定和校准、传感器的分析手段和传感器材料。
第2章电阻式传感器电阻式传感器的结构、组成和工作原理，测量电路及有关信号输出计算，及应用。
第3章变磁阻式传感器电感式传感器的分类、组成和工作原理、测量电路的作用等；电涡式传感器的分类、组成和工作原理；霍尔式传感器的组成、工作原理和所用材料，及应用；磁阻效应的有关知识。
传感器复习提纲第6章压电式传感器(考四个)2 压电材料的主要特性参数有哪些?试比较三类压电材料的应用特点。
特性参数：压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点；应用特点：压电晶体常用于精度和稳定性要求高的场合和制作标准传感器；压电陶瓷可制作热电传感器件用于红外探测器中，对高稳定性的传感器压电陶瓷受限制；新型压电材料包括压电半导体和有机高分子压电材料，前者既可用其压电性研制传感器又可用其半导体特性制作电子器件，两者结合集元件与电路为一体，研制成新型集成压电传感器系统；后者可制成大面积阵列传感器乃至人工皮肤。
3 试述石英晶片切型(yxlt+50°/45°)的含意。
xy表示晶片的原始方位，x表示厚度t的方向，y表示长度l的方向，逆时针旋转相应角度50°、45°。
4为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式和适用场合。
7 简述压电式传感器前置放大器的作用、两种形式各自的优缺点及其如何合理选择回路参数?电压放大器.作用：把压电期间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；优点：电路简单、成本低、工作稳定可靠；缺点：存在电缆干扰现象。
电荷放大器.作用：把压电器件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荷成正比；优点：电路线性较好，无接长和变动电缆的后顾之忧；缺点：零漂现象。
1213石英晶体的直角坐标是如何定义的？第7章 热电式传感器（没有大题）1 热电式传感器有哪几类?它们各有什么特点?热电阻传感器：高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的输出特性、良好的工艺性、便于批量生产、降低成本。
热电偶传感器：结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传。
2 常用的热电阻有哪几种?适用范围如何?铂：一般在册亮精度要求不高和测温范围较小时采用；铜：使用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点?用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题? 优点：电阻温度系数大、灵敏度高、结构简单、体积小、可以测量点的温度、电阻率高、热惯性小 适宜动态测量、易于维护和进行远距离控制、制造简单、使用寿命长。
传感器原理及实用技术期末复习1第一篇：传感器原理及实用技术期末复习13.简要说明电容式传感器的原理电容式传感器能将被测量转换为传感器电容变化，传感器有动静两个极板，极板间的电容为C=ε0εrA/δ0式中：ε0真空介电常数8.854×10-12F/mεr介质的相对介电常数δ0两极板间的距离A极板的有效面积当动极板运动或几班见的介质变化就会引起传感器电容值的变化，从而构成变极距式，变面积式和变介质型的电容式传感器。
4.简述电涡流传感器工作原理及其主要用途。
电涡流式传感器就是基于涡流效应工作的。
电涡流式传感器具有结构简单、频率响应快、灵敏度高、抗干扰能力强、体积小、能进行非接触测量等特点，因此被广泛用于测量位移、振动、厚度、转速、表面温度等参数，以及用于无损探伤或作为接近开关，是一种很有发展前途的传感器。
6.简述光敏电阻的工作原理。
光敏电阻是一种基于光电导效应（内光电效应）工作的元件，即在光的照射下，半导体电导率发生变化的现象。
光照时使半导体中载流子浓度增加，从而增大了导电性，电阻值减小。
照射光线愈强，电阻值下降愈多，光照停止，自由电子与空穴逐渐复合，电阻又恢复原值。
7.什么叫零点残余电压？产生的原因有哪些？当衔铁处于差动电感的中间位置时，无论怎样调节衔铁的位置，均无法使测量转换电路输出为零，总有一个很小的输出电压，这种微小误差电压称为零点残余电压。
产生零点残余电压的具体原因有：① 差动电感两个线圈的电气参数、几何尺寸或磁路参数不完全对称；② 存在寄生参数，如线圈间的寄生电容及线圈、引线与外壳间的分布电容；③ 电源电压含有高次谐波；④ 磁路的磁化曲线存在非线性。
8.简述霍尔传感器的工作原理。
金属或半导体薄片两端通控制电流，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势（称为霍尔电势电压）,这种现象称为霍尔效应。
霍尔电势的大小正比于控制电流和磁感应强度，称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。
传感器绪论概念：1.传感器的定义：①：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
②：狭义的定义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
2.传感器组成:传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。
第一章概念：1.传感器的一般特性：描述此种变换的输入与输出关系。
静特性：输入量为常量或变化极慢时〔慢变或稳定信号〕。
1) 线性度：传感器的输出与输入关系呈线性，实际上这往往是不可能的。
假设传感器没有迟滞和蠕变效应,其静态特性可用以下多项式来描述：x ——输入量； y ——输出量；a 0——零点输出；a 1——传感器的灵敏度,常用k 表示；a 2,a 3,…,a n ——非线性项系数。
非线性误差〔线性度〕 定义：输出输入的实际测量曲线与某一选定拟合直线之间的最大偏差，用相对误差γL表示其大小。
即传感器的正、反行程平∑=+=++++=n i i i n n x a a x a x a x a a y 102210...均测量曲线与拟合直线之间的最大偏差对满量程〔F.S.〕输出之比〔%〕：γ——非线性误差〔线性度〕；ΔLmax——输出平均值与拟合直线间的最L大非线性误差；y F.S.——满量程输出。
满量程输出用测量上限标称值y H与测量下限标称值y L之差的绝对值表示,即y F.S.=|y H-y L|。
大多数传感器的输出曲线是通过零点的，或者使用“零点调节”使它通过零点。
某些量程下限不为零的传感器，也可以将量程下限作为零点处理。
目前常用的拟合方法有：①理论拟合；②过零旋转拟合；③端点连线拟合；④端点连线平移拟合；⑤最小二乘拟合；⑥最小包容拟合等。
2)迟滞：迟滞说明传感器在正〔输入量增大〕、反〔输入量减小〕行程期间,输出-输入曲线不重合的程度〔信号大小不相等〕。
迟滞产生原因：传感器的机械部分和结构材料方面不可防止的弱点,如轴承摩擦、灰尘积塞、间隙不适当,元件磨蚀、碎裂等。
传感器复习提纲第6章压电式传感器(考四个)2 压电材料的主要特性参数有哪些?试比较三类压电材料的应用特点。
特性参数：压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点；应用特点：压电晶体常用于精度和稳定性要求高的场合和制作标准传感器；压电陶瓷可制作热电传感器件用于红外探测器中，对高稳定性的传感器压电陶瓷受限制；新型压电材料包括压电半导体和有机高分子压电材料，前者既可用其压电性研制传感器又可用其半导体特性制作电子器件，两者结合集元件与电路为一体，研制成新型集成压电传感器系统；后者可制成大面积阵列传感器乃至人工皮肤。
3 试述石英晶片切型(yxlt+50°/45°)的含意。
xy表示晶片的原始方位，x表示厚度t的方向，y表示长度l的方向，逆时针旋转相应角度50°、45°。
4为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式和适用场合。
7 简述压电式传感器前置放大器的作用、两种形式各自的优缺点及其如何合理选择回路参数?电压放大器.作用：把压电期间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；优点：电路简单、成本低、工作稳定可靠；缺点：存在电缆干扰现象。
电荷放大器.作用：把压电器件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荷成正比；优点：电路线性较好，无接长和变动电缆的后顾之忧；缺点：零漂现象。
1213石英晶体的直角坐标是如何定义的？第7章 热电式传感器（没有大题）1 热电式传感器有哪几类?它们各有什么特点?热电阻传感器：高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的输出特性、良好的工艺性、便于批量生产、降低成本。
热电偶传感器：结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传。
2 常用的热电阻有哪几种?适用范围如何?铂：一般在册亮精度要求不高和测温范围较小时采用；铜：使用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点?用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题? 优点：电阻温度系数大、灵敏度高、结构简单、体积小、可以测量点的温度、电阻率高、热惯性小 适宜动态测量、易于维护和进行远距离控制、制造简单、使用寿命长。
缺点：互换性小、非线性严重。
47 用镍铬-镍硅热电偶测得介质温度为800℃,若参考端温度为25℃，问介质的实际温度为多少? t=介质温度+K*参考温度800+1*25=8258 热敏电阻可分为哪三类？按照物理特性：负温度系数热敏电阻（NTC ）、正温度系数热敏电阻（PTC ）、临界温度系数热敏电阻（CTR ）第8章 光电式传感器2 何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应?外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象；光电导效应：在光线的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率变化的现象；光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向的电动势的现象。
3 试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。
6 何谓PSD? 简述其工作原理及应用。
PSD 位置敏感器件；工作原理：应用：在机械加工中可用作定位装置，也可用来对振动体、回转体作定动分析及作为机器人的眼睛。
7 简述线型CCD 图像传感器的工作原理及应用。
线型传感器由一列感光单元和一列CCD 并行而构成的，基本结构如图所示。
每个感光单元都与一个电荷耦合元件对应。
感光元件阵列的各元件都是一个个耗尽的MOS 电容器，它们具有一个梳状公共电极，当梳状电极呈高电压时，入射光所产生的光电荷由一个个光敏元收集，实现光积分。
在光积分时间结束的时刻，转移栅的电压提高，与光敏元对应的电荷耦合移位寄存器电极也同时处于高电平状态，然后降低梳状电极电压，各光敏元中所积累的光电荷并行转移到寄存器中，转移完毕后，转移栅电压降低，梳状电极电压恢复原来的高压状态以迎接下一次积分周期，同时电荷耦合移位寄存器上加上时钟脉冲，将存储的电荷迅速从CCD中转移，并在输出端串行输出。
这个过程重复进行就得到相继的行输出，从而读出电荷图形。
8 试指出光电转换电路中减小温度、光源亮度及背景光等因素变动引起输出信号漂移应采取的措施。
9.半导体色敏传感器的基本工作原理？P+ - N – P是深结的二极管N-P和浅结的二极管P+ - N。
三个区域及其间的势垒区中都有光子吸收但效果不同，三个区域对紫外光部分吸收系数较大，对红外光部分吸收系数较小，浅结的那只光电二极管对紫外光的灵敏度高，深结的对红外光的灵敏度高。
也就是说在半导体中不同区域对不同的波长分别具有不同的灵敏度。
根据这一特性，可以实现对颜色的识别，也就是说可以用来测量入射光的波长，利用上述光电二极管的特性，可得不同结深二极管的光谱响应曲线如图所示，图中PD1代表浅结二极管，PD2代表深结二极管。
在具体应用时，测出该器件两只光电二极管的短路电流的比值，两者的比值与入射单色光波长的关系就可以确定，实测出某一单色光时的短路电流的比值，就可以确定该单色光的波长。
10 简述光电传感器的主要形式及其应用。
形式：按照输出量性质可以分为模拟式和开关式两种，其中模拟式光电传感器有透射式、反射式、遮光式、辐射式四种工作方式。
应用：光电式数字转速仪、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测11 举出您熟悉的光电传感器应用实例，画出原理结构图并简单说明原理。
9试说明图8-30(b)所示光电式数字测速仪的工作原理。
(1)若采用红外发光器件为光源，虽看不见灯亮，电路却能正常工作，为什么?(2)当改用小白炽灯作光源后，却不能正常工作，试分析原因。
原理:图（a）表示转轴上涂黑白两色的工作方式，当电机转动时，反光与不反光交替出现，光电元件间断地接收反射光信号，输出电脉冲。
经放大整形电路转换成方波信号，由数字频率计测得电机的转速。
图（b）为电机轴上固定装一齿数为z的调制盘的工作方式，工作原理与图（a）相同。
若频率计的计数频率为f，由n=60f/z 可测出转轴的转速n(r/min)。
13 光电池与外电路连接有哪两种方式，它们与光强之间是什么关系?一种是把PN结的两端通过外导线短接，形成流过外电路的电流，这电流称为光电池的输出短路电流，其大小与光强成正比；另一种是开路电压输出，开路电压与光照度之间呈分线性关系。
第9章光纤传感器9-1 解释光纤数值孔径的物理意义。
光纤数值孔径是衡量光纤集光性能的主要参数，它表示：无论光源发射功率多大，只有2c张角内的光才能被光纤接收，传播（全反射），NA越大，光纤的集光能力越强。
9-2 有一阶跃光纤，已知n1=1.46，n2=1.45，外部介质为空气，n0=1。
试求光纤的数值孔径值和最大入射角。
9-3 举例说明光纤传感器各种调制方式的原理和应用。
9-4（必考）如图所示：反射式光强调制器的输出信号(如电压)与光源的稳定性和被测物表面的反射率有关。
试问：能否设计一种结构可消除这两种不利影响?第10章数字式传感器（四个大题）10-110-2 直线式感应同步器在接长使用时应注意哪些问题?标准型直线式感应同步器定尺的长度为250mm，在使用中，滑尺要全部覆盖在定尺上，当测量长度超过150mm时，需要用多块定尺接长使用。
定尺接长后会产生全行程测量误差，可采用如图所示的接发使它接近于单块定尺的最大误差1 3 4 2这种接法既保证了衔接处的误差变化平滑，全程误差又比较小。
定尺接长后对性能的另一个影响是输出电势减弱，可用串、并联组合接线的方法来改善。
与光栅传感器相比，它抗干扰能力强，对环境要求低，机械结构简单，接长方便。
10-3（大）试述光栅利用莫尔条纹进行位移测量的基本原理。
（a）光栅(b)莫尔条纹1-----主光栅；2-----指示光栅a为刻度线宽度，b为缝隙宽度，W=a+b为栅距，一般a=b=W/2。
指示光栅较主光栅短得多，也刻着与主光栅同样密度的线纹。
将这样两块光栅叠合在一起，并使两者沿刻线方向成一很小的夹角由于遮光效应在光栅上出现阴暗相间的条纹，如（b）所示，两块光栅的刻线相交处，形成亮带；一块光栅的刻线与另一块的缝隙相交处，形成暗带，明暗相间的条纹称为莫尔条纹，若改变角，两条莫尔条纹间的距离B随之变化，间距B与栅距W(mm)和夹角(rad)的关系可用下式表示：B=W/2sin(/ 2)≈W/ 。
莫尔条纹与两光栅刻线夹角的平分线保持垂直。
当两光栅沿刻线的垂直方向做相对运动时，莫尔条纹沿着夹角平分线的方向移动，其移动方向随两光栅相对移动方向的改变而改变。
光栅每移动一个栅距，莫尔条纹相应移动一个间距。
当夹角很小时，很容易读出莫尔条纹的数目，根据光栅栅距的位移和莫尔条纹位移的对应关系，通过测量莫尔条纹移过的距离，就可以测出小于光栅栅距的微位移量。
10-4（大）根据图辨向原理，当主光栅向左或向右运动时，试画出其电路各点的波形，并分析辨向的工作原理。
1,2-----光电元件；3-----莫尔条纹；4-----指示光栅为了辨向，尚需提供另一路莫尔条纹信号，并使两信号的相位差为∏/2，通常采用在相隔1/4条纹间距的位置上安放两个光电元件来实现，如图所示。
正向移动时，输出电压分别为u1和u2，经过整形电路得到两个方波信号u’1和u’2。
u’1经过微分电路后和u’2相“与”得到正向移动的加计数脉冲。
在光栅反向移动时，u’1经反相后再微分并和u’2相“与”，这时输出减计数脉冲。
u’2的电平控制了u’1的脉冲输出，使光栅正向移动时只有加计数脉冲输出；反向移动时，只有减计数脉冲输出。
10-6按表画出格雷码的码盘编码图案。
7（大）感应同步器的工作原理和分类。
分类：测量直线位移为直线式感应同步器和测量角位移为旋转式感应同步器。
工作原理：如图10-6所示，当滑尺绕组用正弦电压激磁时，将产生同频率的交变磁通，它与定尺绕组耦合，在定尺绕组上感应出同频率的感应电势。
感应电势的幅值除与激磁频率、耦合长度、激磁电流和两绕组的间隙等有关外，还与两绕组的相对位置有关。
设正弦绕组上的电压为零，余弦绕组上加正弦激磁电压，并将滑尺绕组与定尺绕组简化如图10-7所示。
当滑尺位于A点时，余弦绕组左右侧的两根导片中的电流在定尺绕组导片中产生的感应电势之和为零。
当滑尺向右移，余弦绕组左侧导片对定尺绕组导片的感应要比右侧导片所感应的大。
定尺绕组中的感应电势之和就不为零。
当滑尺移到1/4节距位置（10-7B点）时，感应电势达到最大值。
若滑尺继续右移，定尺绕组中的感应电势逐渐减小。
到1/2节距时，感应电势为零。
再右移滑尺，定尺中的感应电势开始增大，但电流方向改变。
当滑尺右移至3/4节距时，定尺中的感应电势达到负的最大值。
