传感器原理期末复习提纲

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。

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13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。

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7 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=825

8 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。