CH9光电式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解
第9 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、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。
C.电荷
D.
电压或者电流
11、
构成CCD 勺基本单元是( )
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勺原理，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勺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勺变化来探测各种物理量勺传感器，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 ( ) 之间勺电子 - 空穴对复合产生勺， 激励过程是使
半导体中勺
载流子从平衡状态激发到非平衡状态勺激发态。
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勺激光器，也就是以掺杂勺离子型
( ) 和玻璃作为 工作物质勺
激光器。
A. 石英晶体
B. 高纯硅
C. 绝缘晶体
D. 压电晶体 18、 利用光纤本身勺某种敏感特性或功能制作勺传感器称为
( )
。
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、 光纤仅起传输光波勺作用，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
A. 被测量
B. 光电效应
C. 光电管
D.
光电器件
8、光敏电阻的特性是（
）
A.有光照时亮电阻很大 B C.无光照时暗电流很大
D
9、 基于光生伏特效应工作的光电器件是（
A.光电管
B.
C.光电池
D.
10、 CCD U （
）为信号
A. 电压
B.
.无光照时暗电阻很小
.受一定波长范围的光照时亮电流很大
）
光敏电阻 光电倍增管
电流
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( ) 作为振动信息勺敏感元件,难以分离其他物理量变化产生勺影响。
A. 光纤
B. 电压
C. 电流
D. 电阻
21、光纤是用( ) 作为主要原料勺一种透明度很高勺介质材料，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
C. 数值孔径越大，光纤与光源的耦合越容易
D. 数值孔径越大，光信号的畸变也越大
23、循环码0110 对应的二进制码是（）。
A. 0110
B. 0100
C. 0101
D. 1001
24、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距（）
A.与栅线的宽度成正比
B. 与栅线间宽成正比
C.与夹角近似成正比
D. 与栅距近似成正比
25、现有一个采用4 位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是0101，则该码盘转动的角度可能会是（）
A．45
26、现有一个采用4 位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是1111，则该码盘转动的角度可能会是（）
A．60°°°°
27、一个6 位的二进制光电式编码器，其测量精度约为（）
A．° B. °C．° D. 60 °
28、（）属于脉冲盘式编码器。
A. 接触式编码器
B. 光电式编码器
C. 增量编码器
D. 电磁式编码器
29、采用50线/mm的计量光栅测量线位移，若指示光栅上的莫尔条纹移动了12条,则被测线
位移为（）mm
A． B. 0.12 C． D.
二、多项选择题
1、光纤传感器用的光纤主要有两种：（）
A. 单模光纤
B. 多模光纤
C. 单晶光纤
D. 多晶光纤
2、光纤传感器与传统传感器相比有许多特点，包括以下哪几种？（）
A. 灵敏度高
B. 结构简单
C. 耗电量小
D. 绝缘性好
3、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。
光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（）
A. 线性好，按比例地将光信号转换为电信号
B. 灵敏度高，能敏度微小的输入光信号，并输出较大的电信号
C. 产品结构简单，易维护
D.性能稳定，噪声小
4、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（）
A.光电二极管
B.光电倍增管
C.光敏电阻
D.固体激光器
5、光纤医用传感器是用来测量人体和生物体内部有关医疗诊断等医学参量的光纤传感器，
目前使用的有以下哪几种？（）
A.光纤氧饱和度传感器
B.光纤pH值传感器
C.光纤体温计
D. 光纤体压计
6、以下传感器中属非接触式的有：（）
A.电磁式编码器
B.光电式编码器
C.脉冲盘式编码器
D.计量光栅
7、计量光栅的特点是（）。
A. 测量精度高
B. 成本低
C. 非接触式
D. 对环境要求不咼
三、填空题
1光电式传感器由____________ 及 __________ 两大部分组成。
2、光敏电阻____________ 与 ____________ 之差称为光电流。
3、光电池与光敏二极管、光敏三极管都是PN界，主要区别在于后者的PN结 __________
。
4、CCD的突出特点是以____________ 作为信号。
5、光纤工作的基础是______________ 。
6、光纤传感器技术是本世纪70年代末发展起来的一门崭新的技术，是传感器技术的新成就，
光纤传感器技术是随着________________ 和_____________ 的发展而形成的。
7、一般来说，固体激光器可以分为四个主要部分：工作物质、_____________ 、谐振，冷却
系统以及_______________ 。
8、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为_______________________________________ 、红外热
释传感器、固体图像传感器和____________________ 。
9、按照测量光路组成来看，光电式传感器可以分为__________________ 、___________ 、辐射式和开
关式光电传感器。
10、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___________ 效应，这类元件
有___________________________ ;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的________________ _______ 效应，这类元件有____________________ ;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。
11、 _________________________________________________ 循环码1101对应的二进制码是。
12、采用4位二进制码盘能分辨的角度为______________________ 。
13、计量光栅是利用光栅的_____________________ 现象进行测量的。
14、光栅测量原理是以移过
的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为_________ 。
15、莫尔条纹有 ____________________ 、____________________ 和________________ 这三个重要特点。
16、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距与______________________ 近似成反比。
17、目前为止，数字式传感器最主要的两种类型是______________ 和___________________ 。
18、直线式编码器用于测量______________ ， ________________ 用于测量角位移。
19、计量光栅主要由 ______________________ 和_______________ 两部分组成。
20、计量光栅中的光电转换装置包括主光栅、__________________ 、____________ 和光电元件。
21、为了提高光栅的分辨率，测量比栅距更小的位移量，光栅采用细分技术，常有的细分技
术有直接细分、________________ 和________________ 。
22、数字式传感器是能够直接将____________ 转换为___________ 的传感器。与模拟式传感器相比，
具有测量精度和分辨率高、_______________ 、抗干扰能力强、便于与微机接口和适宜 _____________ 的优点。
23、数字式传感器主要有_____________ 和______________ 两种类型，可用于_____________ 和 _____ ______ 测量。
24、编码器按结构形式可分为__________________ 和 ___________ 两大类，分别用于测量___________ ______ 和 ____________ 。
25、计量光栅利用光栅的__________________ 现象，以线位移和 _______________ 为基本测试内容，
应用于高精度加工机床、光学坐标镗床、制造大规模集成电路的设备及检测仪器等。
26、计量光栅按应用范围不同可分为___________________ 和________________ ;按用途不同有测量
线位移的_________________ 和__________________ ；按光栅结构不同，又可分为 __________________ 和_____________________ 。
四、简答题
1、什么是光电式传感器？
2、光电式传感器的基本工作原理是什么？
3、光电式传感器的基本形式有哪些？
4、什么是光电器件？
5、典型的光电器件有哪些？
6、CCD 的电荷转移原理是什么？
7、什么是全反射？
8、光纤的数值孔径有何意义？
9、何谓CCD势阱？
10、光电器件有哪几种类型？各有何特点？
11、光在光纤中是怎样传输的？
12、对光纤及入射光的入射角有什么要求？
13、试述光敏电阻的工作原理。
14、试述光敏二极管的工作原理。
15、试述光敏三极管的工作原理。
16、试述光电池的工作原理。
17、简述什么是光电导效应？
18、简述什么是光生伏特效应？
19、简述什么是外光电效应？
20、典型的光电器件有哪些？
21、简述光纤传感器的组成。
22、简述光纤传感器的工作原理。
23、请简述光导纤维传光原理。
24、请简述半导体光吸收型光纤温度传感器的工作原理。
25、什么是光电效应?
26、光纤传感器技术是一门多学科性科学，涉及到的知识面很广泛，请列举至少四门这样的学科。
27、光导纤维有哪些优点？光纤式传感器中光纤的主要优点有哪些？
28、光纤损耗是如何产生的？
29、光纤损耗对光纤传感器有哪些影响？
30、什么是光电效应和光电器件？
31、常用的光电器件有哪几大类？试解释这几类光电器件各自的工作基础并举例。
32、利用某循环码盘测得的结果为“ 0110”，其实际转过的角度是多少？
33、透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系是什么？
34、如何判别光栅传感器的运动方向？
35、如何实现提高光电式编码器的分辨率？
36、二进制码与循环码各有何特点？并说明它们的互换原理。
37、简述光栅莫尔条纹测量位移的三个主要特点?
38、简述光栅读数头的组成和工作原理？
39、简述计量光栅的结构和基本原理。
40、试区分硅光电池和硒光电池的结构与工作原理。
41、试介绍MOS光敏单元的工作原理。
42、CCD的电荷转移原理是什么？
43、试对面阵型CCD图像传感器进行分类，并介绍它们各自有何特点？
44、为什么要求CCD器件的电荷转移效率要很高？
45、举例说明CCD图像传感器的应用。
46、试解释光电式编码器的工作原理。
47、计量光栅是如何实现测量位移的？
48、计量光栅中为何要引入细分技术？
49、细分的基本原理是什么？
五、计算题
1、试计算n i=,n 2=的阶跃折射率光纤的数值孔径值。如光纤外部介质的n o=1,求最大入射角
0 c的值。
2、一个8位光电码盘的最小分辨率是多少？如果要求每个最小分辨率对应的码盘圆弧长度
至大为0.01mm,则码盘半径应有多大？
3、一个21码道的循环码盘，其最小分辨力0 i=?,若一个0 i角对应圆弧长度至少为0.001mm, 问码盘直径多大？
4、若某光栅的栅线密度为50线/mm,主光栅与指标光栅之间夹角0.01rad。求：
(1) 求其形成的莫尔条纹间距B H是多少？
(2) 若采用四只光敏二极管接收莫尔条纹信号，并且光敏二极管响应时间为10 6s，问此时
光栅允许最快的运动速度v是多少？
5、利用一个六位循环码盘测量角位移，其最小分辨率是多少？如果要求每个最小分辨率对应
的码盘圆弧长度最大为0.01mm,则码盘半径应有多大？若码盘输出数码为“ 101101 ” ,初始位置对应数码为“ 110100” ,则码盘实际转过的角度是多少？
6、设某循环码盘的电刷初始位置为“0000”，利用该循环码盘测得结果为“0110”，其实际
转过的角度是多少？
第9章光电式传感器
、多项选择题
四、简答题
1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。
知识点：概述
2、答：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。
知识点：概述
3、答：光电式传感器按测量光路组成来看，可分为4种基本形式：
透射式光电传感器
反射式光电传感器
辐射式光电传感器
开关式光电传感器
知识点：光电式传感器的基本形式
4、答：光电器件是将光能转变为电能的一种传感器件。是构成光电式传感器的主要部件。
知识点：光电效应与光电器件
5、答：典型的光电器件有基于外光电效应的光电管和光电倍增管，基于内光电效应的光电池、光敏电阻、光敏二极管以及光敏三极管。
知识点：光电效应与光电器件
6、答：CCD器件基本结构是一系列彼此非常靠近的MOS光敏元，这些光敏元使用同一半导体衬底；氧化层均匀、连续；相邻金属电极间隔极小。任何可移动的电荷都将力图向表面势
大的位置移动。为了保证信号电荷按确定的方向和路线转移，在MO胱敏元阵列上所加的各
路电压脉冲要求严格满足相位要求。
V G1 V G2
P-Si
知识点：CCD图像传感器
7、答：当入射角大于临界角时，光线就不会透过其界面而全部反射到光密介质内部，即发
生全反射。
知识点：光纤传感器
8、答：光纤的数值孔径是光纤的一个重要参数，它能反映光纤的集光能力，光纤的NA越大,
表面它可以在较大入射角范围内输入全反射光，集光能力就越强，光纤与光源的耦合越容易，
且保证实现全反射向前传播。但NA越大，光信号的畸变也越大，所以要适当选择NA的大小。知识点：光纤传感器
9、答：如果MOSI容器中的半导体是P型硅，当在金属电极上施加一个正电压U g时，P型硅中的多数载流子（空穴）受到排斥，半导体内的少数载流子（电子）吸引到P-Si界面处来，从而在界面附近形成一个带负电荷的耗尽区，也称CCD势阱。
知识点：CCD图像传感器
10、答：光电器件有两种类型，一种是基于内光电效应的光电器件，一种是基于外光电效应的光电器件。
外光电效应光电器件是基于外光电效应的，当光照射到金属或金属氧化物的光电材料上
时，光子的能量传给光电材料表面的电子，如果入射到表面的光能使电子获得足够的能量，电子会克服正离子对它的吸引力，脱离材料表面而进入外界空间，这种现象称为外光电效应。
即外光电效应是在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。
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。这
种效应可分为因光照引起半导体电阻率变化的光电导效应和因光照产生电动势的光生伏特效应两种。
知识点：光电效应与光电器件
11、答：光在同一种介质中是直线传播的，当光线以不同的角度入射到光纤端面时，在端面
发生折射进入光纤后，又入射到折射率较大的光密介质（纤芯）与折射率较小的光疏介质（包层）的交界面，光线在该处有一部分投射到光疏介质，一部分反射回光密介质。
对光纤的要求是包层和纤芯的折射率不同，且纤芯的折射率大于包层的折射率。
知识点：光纤传感器
12、答：对入射角的要求是入射角小于临界角。
知识点：光纤传感器
13、答：光敏电阻是基于光电导效应。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加, 半导体的导电性增加，阻值减低的现象。
知识点：光电效应与光电器件
14、答：光电池是基于光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的
现象。如光电池。
知识点：光电效应与光电器件
15、答：光敏二极管是基于内光电效应中的光生伏特效应。
知识点：光电效应与光电器件
16、答：光敏三极管是基于内光电效应中的光生伏特效应。
知识点：光电效应与光电器件
17、答：光电导效应是指在光线作用下，半导体材料吸收入射光子的能量，如果入射光子的
能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，将激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，导电
性增加，阻值降低的现象。
知识点：光电效应与光电器件
18、答：光生伏特效应是指在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象。
知识点：光电效应与光电器件
19、答：外光电效应是指在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象。
知识点：光电效应与光电器件
20、答：光电导效应的典型光电器件是光敏电阻；光生伏特效应的典型光电器件是光电池；
外光电效应的典型光电器件是光电管（光电二极管、光电晶体管）、倍增管。
知识点：光电效应与光电器件
21、答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测器、信号处理系统等组成。知识点：光纤传感器
22、答：光纤传感器的工作原理：由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长/频率、相位、偏振态）受到被测量的调制，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。
知识点：光电效应与光电器件
23、答：当光线从折射率为mn1的介质入射到折射率为匕的介质时，在介质分界面上将产
生折射现象。其规律是：入射角于折射角的正弦之比与两种介质的折射率成反比，即:
则1 2
，当入射角
1
增大到某一角度c时，折射率将等于90，这时入射光线不再进入
包层介质，而开始产生全反射的入射角称为临界角，当1
继续增大时，
2 90
，发生了全
sin 1
sin 2n，其中m是光纤纤芯的折射率,
n1
n2是其包层介质的折射率。因为
反射，于是光便在光纤中沿轴向前传播。这就是光纤的传光原理。不满足全反射条件的光线，由于在界面上只能部分反射，势必有一些能量会辐射到包层中去，致使光能量不能有效传播。通常能在波导再传播的光为传输模（导模），不能传播的光为辐射模。知识点：光电效应与光电器件
24、答：半导体光吸收型光纤温度传感器利用半导体的光吸收响应随温度高低而变化的特性，根据透过半导体的光强变化检测温度。温度变化时，半导体的透光率亦随之变化。当温度升高时，其透过光强将减弱，测出光强变化就可知对应的温度变化。这类温度计的测温范围为-30 C—300 C。
知识点：光电效应与光电器件
25、答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电
子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。
知识点：光电效应与光电器件
26、答：纤维光学、光电技术、弹性力学、电磁学、电子技术以及微型计算机技术等等。知识点：光电效应与光电器件
27、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。它的优点有：具有优良的传旋光性能，传导损耗小；频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好；能在恶劣的环境下工作，能进行远距离信号的传送。
功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的波导，而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。
知识点：光电效应与光电器件
28、答：光纤损耗产生的原因有：①吸收性损耗：吸收损耗与组成光纤的材料的中子受激和分子共振有关，当光的频率与分子的振动频率接近或相等时，会发生共振，并大量吸收光能量，引起能量损耗。②散射性损耗：是由于材料密度的微观变化、成分起伏，以及在制造过程中产生的结构上的不均匀性或缺陷引起。一部分光就会散射到各个方向去，不能传输到终点，从而造成散射性损耗。③辐射性损耗：当光纤受到具有一定曲率半径的弯曲时，就会产生辐射磁粒。
知识点：光电效应与光电器件
29、答：光纤损耗对光纤传感器的影响有：①弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲；②微弯曲：当把光纤
组合成光缆时，可能使光纤的轴线产生随机性的微曲。
知识点：光电效应与光电器件
30、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的电效应。
根据光电效应原理工作的光电转换元件称为光电器件。
知识点：光电效应与光电器件
31、答：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。
外光电效应器件的工作基础是基于外光电效应。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、光敏二极管和光敏三极管。
知识点：光电效应与光电器件
32、答：循环码“ 0110”对应的二进制码是“ 0100”，转换成十进制数是4,
该4位码盘的最小分辨率为360° /2 4=°
所以实际转过的角度为4X°=90°。
知识点：光电式编码器
33、答：① 把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角0，这样就可以看到在近于垂直栅线方向上出现明
暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。在d - d线上，两块光栅的栅线重合，透光面积最大，形成条纹的亮带，它是由一系列四棱形图案构成的；在f - f线上，两块光栅的栅线错开，
形成条纹的暗带，它是由一些黑色叉线图案组成的。因此莫尔条纹的形成是由两块光栅的遮
光和透光效应形成的。
② 莫尔条纹的间距B H与两光栅线纹夹角0之间的关系为：
B H WZ W
sin
2
知识点：计量光栅
34、答：为了能够辨向，需要有相位差为n /2的两个电信号。在相隔B H/4间距的位置上，
放置两个光电元件1和2,得到两个相位差n /2的电信号u1和u2（图中波形是消除直流分
量后的交流分量），经过整形后得两个方波信号U['和U2'。
当光栅沿A方向移动时，uj经微分电路后产生的脉冲,正好发生在U2'的“ 1”电平
时，从而经Y1输出一个计数脉冲；而u1'经反相并微分后产生的脉冲，则与u2'的“ 0”
电平相遇，与门Y2被阻塞，无脉冲输出。
在光栅沿一A 方向移动时，％ '的微分脉冲发生在 u 2 '为“ 0”电平时，与门Y 1无脉冲 输出；而u 1 '的反相微分脉冲则发生在 u 2'的“1”电平时， 与门丫2输出一个计数脉冲。
u 2'的电平状态作为与门的控制信号， 来控制在不同的移动方向时，uj 所产生的脉冲输出。
这样就可以根据运动方向正确地给出加计数脉冲或减计数脉冲， 再将其输入可逆计数器，
实时显示出相对于某个参考点的位移量。 知识点：计量光栅
35、 答：光电式编码器的分辨率与码道数有关，如果分辨率要求很高， 采用单盘方式不仅要 求圆
盘直径增大，而且精度也难以达到，因此可考虑采用双编码器，用两个较低分辨率的码 盘来组合成一个较高分辨率的编码器。 知识点：光电式编码器
36、 答：二进制码盘简单，但在实际应用中，对码盘的制作和电刷的安装要求十分严格，任 何微小的制作误
差，都可能造成读数的粗误差。这主要是因为二进制码当某一较高的数码改 变时，所有比它低的各位数码均需同时改变。
为了消除粗误差，可用循环码代替二进制码。
循环码是一种无权码， 从任何数变到相邻
数时，仅有一位数码发生变化。 如果任一码道刻划有误差，只要误差不太大，且只可能有一 个码道出现读数误差，产生的误差最多等于最低位的一个比特。
二进制码转循环码：
C n
B n
C i
B i B i i (i
0: n 1)
循环码转二进制码：
B n
C n
B i
C i
B i i (i
0：
n 1)
知识点：光电式编码器
37、答：光栅莫尔条纹测位移的三个主要特点：
(1)
位移的放大作用：光栅每移动一个栅距
条纹的间距B H 与两光栅夹角
的关系为:
2W sin
2
由此可见，
越小，B H 越大，B H 相当于把W 放大了 1/倍。即光栅具有位移放大作
用，从而可提高测量的灵敏度。
(2)
莫尔条纹移动方向：当固定一个光栅时，另一个光栅向右移动时，则莫尔条纹将 向上移动；反
之，如果另一个光栅向左移动，则莫尔条纹将向下移动。因此，莫尔条纹的移 动方向有助于判别光栅的运动方
W 时，莫尔条纹移动一个宽度
B H ，莫尔
B H
向。
（3）误差的平均效应：莫尔条纹是由光栅的大量刻线形成的，对线纹的刻划误差有平均抵消作用。
知识点：计量光栅
38、答：光栅读数头主要由标尺光栅、指示光栅、光路系统和光电元件等组成。其工作原理：标尺光栅固定在被测物体上，指示光栅相对于光电元件固定，两光栅在光照下可形成具有明暗相间带的莫尔条纹。标尺光栅移动一个栅距W光强变化一个周期，用光电元件接收莫尔
条纹移动时光强的变化，就可将光信号转换为接近于正弦周期函数的电信号输出，从而可知被测物体移动位移的大小。
知识点：计量光栅
39、答：计量光栅传感器的结构包括两个部分：光电转换装置和光栅数显表，其中前者又包括以下四个部分：
①主光栅（又称标尺光栅），均匀地刻划有透光和不透光的线条；②指示光栅，刻有与主光栅同样刻线密度的条纹；③光路系统，包括光源和透镜；④光电元件。计量光栅主要利用了莫尔条纹现象。主光栅与指示光栅的栅线叠合在一起，中间保持很小的夹角，在大致垂直于栅线的方向上会出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。光栅测量原理就是以移动的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为光栅栅距。
知识点：计量光栅
40、答：硅光电池是在一块N型硅片上，用扩散的方法渗入一下P型杂质形成PN结。当入射光照射在PN结上时。若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则在PN结附近激发出
电子空穴对，在PN结内电场的作用下，N型区的光生空穴被拉向P型区，P型区的光生电子被拉向N型区，结果使P区带正电，N区带负电，这样PN结就产生了电位差，若将PN结两端用导线连接起来，电路中就有电流流过，电流方向有P型区流经外电路至N型区。若将外
电路断开，就可以测出光生电动势。
硒光电池是在铝片上涂硒（P型），再用溅射的工艺，在硒层生形成一层半透明的氧化镉（N 型）。在正、反两面喷上低隔合金作为电极，在光线照射下，镉材料带负电，硒材料带正电，形成电流或者电动势。
知识点：光电效应与光电器件
41、答：对于光敏单元，当受到光线照射时，在光子的作用下，半导体内产生电子空穴对，空穴被排斥，电子被电子势阱俘获。这种光生电子作为反映光强的载体——电荷包被收集，成为光电荷注入，实现光信号向电荷信号的转变。
知识点：CCD图像传感器
42、答：CCD器件基本结构是一系列彼此非常靠近的MO胱敏元，这些光敏元使用同一
半导体衬底；氧化层均匀、连续；相邻金属电极间隔极小。任何可移动的电荷都将力图向表
面势大的位置移动。为了保证信号电荷按确定的方向和路线转移, 的各路电压脉冲要求严格满足相位要求。
V G 2
知识点：CCD 图像传感器
43、答：面阵型CCD 可分为行传输、帧传输和行间传输三种。
行传输特点：有效光敏面积大、转移速度快、转移效率高。 帧传输特点：单元密度高、电极简单。
行间传输特点：感光单元面积小，密度高，图像清晰。 知识点：CCD 图像传感器
44、答：由于信号电荷在传输过程中持续的光照会产生电荷， 使信号电荷发生重叠，在显示
器中出现模糊现象。因此在CCD 摄像器件中有必要把摄像区和传输区分开， 并且在时间上保
证信号电荷从摄像区转移到传输区得时间小于摄像时间。 知识点：CCD 图像传感器
45、答：计量检测仪器，光学信息处理，生产过程自动化，军事应用。
知识点：CCD 图像传感器
46、答：光电式编码器：是将机械转动的位移（模拟量）转换成数字式电信号的传感器。
光电式编码器从结构上可分为码盘式和脉冲盘式两种。
码盘式编码器由光源、与旋转轴相连的码盘、窄缝、光敏元件等组成。当来自光源（多 采用发光二极管）的光束经聚光透镜投射到码盘上时，
转动码盘，光束经过码盘进行角度编
码，再经窄缝射入光敏元件（多为硅光电池或光敏晶体管）组。光敏元件的排列与码道一一 对应，即保证每个码道有一个光敏元件负责接收透过的光信号。光码盘转至不同的位置时， 光敏元件组输出的信号反映了码盘的角位移大小。
脉冲盘式编码器是在圆盘上开有两圈相等角矩的缝隙， 外圈A 为增量码道、内圈B 为辨
向码道，内、外圈的相邻两缝隙之间的距离错开半条缝宽，另外， 在内外圈之外的某一径向
位置，也开有一缝隙，表示码盘的零位，
码盘每转一圈，零位对应的光敏元件就产生一个脉
冲，称为“零位脉冲”。在开缝圆盘的两边分别安装光源及光敏元件，光栏板上有两个狭缝， 其距离是码盘上两个相邻狭缝距离的四分之一倍，
并设置了两组对应的光敏元件（称为cos 、
sin 元件），对应两个信号（四分之一间距差保证了两路信号的相位差为 900，便于辨向）。
在MOS 光敏元阵列上所加
SiO 2
当码盘随被测工作轴转动时，每转过一个缝隙就发生一次光线明暗的变化，通过光敏元件产
生一次电信号的变化，所以每圈码道上的缝隙数将等于其光敏元件每一转输出的脉冲数。利用计数器记录脉冲数，就能反映码盘转过的角度。
知识点：光电式编码器
47、答：两块具有相同栅距的长光栅叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅
线之间形成一个很小的夹角，则在大致垂直于栅线的方向上出现明暗相间的莫尔条纹。
莫尔条纹测位移具有以下特点：
①对位移的放大作用
光栅每移动一个栅距W，莫尔条纹移动一个间距B H。莫尔条纹的间距B H与两光栅夹
角的关系为：
W
B H
式中：
W—光栅的栅距
—刻线夹角。
越小，B H越大，B H相当于把W放大了1/倍。即光栅具有位移放大作用，从而可
提高测量的灵敏度。
②莫尔条纹移动方向
光栅每移动一个光栅间距W，条纹跟着移动一个条纹宽度B H。当固定一个光栅时，另一个光栅向右移动时，则莫尔条纹将向上移动；反之，如果另一个光栅向左移动，则莫尔条
纹将向下移动。因此，莫尔条纹的移动方向有助于判别光栅的运动方向。
利用光栅具有莫尔条纹的特性，通过测量莫尔条纹的移动数和移动方向，可以测量两光
栅的相对位移量。
知识点：计量光栅
48、答：计量光栅的测量是以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量的，其分辨率为光栅
栅距。为了进一步提高测量精度，需要提高分辨率，测量比光栅栅距更小的位移量，因此要
引入细分技术。
知识点：计量光栅
v
0.02
10 6
20m/s 49、答：细分的基本原理： 就是为了得到比栅距更小的分度值，
即在莫尔条纹信号变化 一个周期内，发出若干个计数脉冲，
以减小每个脉冲相当的位移，
相应地提高测量精度，如
一个周期内发出 N 个脉冲，计数脉冲频率提高到原来的 N 倍，每个脉冲相当于原来栅距的
1/ N ，则测量精度将提高到原来的 N 倍。具体的细分方法可以采用机械或电子方式实现， 常用的有倍频细分
法和电桥细分法。
知识点：计量光栅
五、计算题
-
-
_
12 91
1、解：NA Sin c 、n j n 22
.1462 1.452
0.17 10
2
2
c arcs in.m n 2 arcs in 0.17=9.8
知识点：光纤传感器
2 r 2
28 0.01
----- ------- 8 r 0.4mm
0.01 2 /2 2
知
识
点
：
光
电
式
编
码
器
3、解：
1 3620
2.9 10 6rad
221
知识点：光电式编码器
4、解：（1）由光栅密度50线/mm 可知其光栅栅距
1
W
0.02mm 50
根据公式可求莫尔条纹间距
B H W ，式中 为主光栅与指标光栅夹角，得
W 0.02 小 2mm
0.01
⑵光栅运动速度与光敏二极管响应时间成反比，即
所以最大允许速度为 20m/s 。
Sin c
\ n 12 n 22
2、解:
360 V
1.4
2 r 0.001
2 2/2
r 667.5mm
B H
CH9光电式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解
第9 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、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。
C.电荷 D. 电压或者电流 11、 构成CCD 勺基本单元是( ) 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勺原理，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勺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勺变化来探测各种物理量勺传感器，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 ( ) 之间勺电子 - 空穴对复合产生勺， 激励过程是使 半导体中勺 载流子从平衡状态激发到非平衡状态勺激发态。 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勺激光器，也就是以掺杂勺离子型 ( ) 和玻璃作为 工作物质勺 激光器。 A. 石英晶体 B. 高纯硅 C. 绝缘晶体 D. 压电晶体 18、 利用光纤本身勺某种敏感特性或功能制作勺传感器称为 ( ) 。 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、 光纤仅起传输光波勺作用，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 A. 被测量 B. 光电效应 C. 光电管 D. 光电器件 8、光敏电阻的特性是（ ） A.有光照时亮电阻很大 B C.无光照时暗电流很大 D 9、 基于光生伏特效应工作的光电器件是（ A.光电管 B. C.光电池 D. 10、 CCD U （ ）为信号 A. 电压 B. .无光照时暗电阻很小 .受一定波长范围的光照时亮电流很大 ） 光敏电阻 光电倍增管 电流
光电式传感器习题及解答
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
《传感器与检测技术》习题以及答案
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
传感器与检测技术试题及答案
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EabT,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 9. 电位器传器的线性,假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax,它的滑臂间的阻值可以用Rx = ① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax 来计算,其中电阻灵敏度Rr=① 2pb+h/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2Ab+b/pt, ④ 2Atpb+h 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
传感器与检测技术题库及答案
传感器与检测技术题库及答案 一、名词解释 1.传感器 传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的元件或装置。 2.转换元件 转换元件就是敏感元件的输入转换成电参量输出。 3.敏感元件 敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 4.测量 测量是借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法去的某一客观事物定量数据资料的认识过程。 5.检测 检测是利用各种物理.化学效应.选择合适的方法与装置，将生产.科研.生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性与定量结果的过程。 6.灵敏度 灵敏度是指传感器输出量的增量与引起输出量增量的输入量的增量的比值。 7.测量方法 测量所采用的方法。 8.测量误差 测量值与被测量的真值之间产生的差异。 9.分辨力 分辨力是指传感器能检测到输入量最小变化量的能力。 10.绝对误差 绝对误差是指被测量的测量值与被测量的真值之间的差值。 11.满度相对误差 满度相对误差γm用绝对误差Δ与仪器满量程Am的百分比表示。
12.标称相对误差 标称相对误差γx用绝对误差Δ与测量值Ax的百分比表示。 13.系统误差 在相同条件下，多次重复测量同一被测量时，其测量误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化，这种测量误差称为系统误差。 14.随机误差 当多次重复测量同一被测量时，若测量误差的大小和符号均以不可预知的方式变化，则该误差称为随机误差。 15.粗大误差 明显偏离真值的误差称为粗大误差，也称为过失误差。 16.静态误差 当被测量不随时间变化时所产生的误差称为静态误差。 17.动态误差 当被测量随时间迅速变化时，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。 18.直接测量 直接测量法是指在使用仪表或传感器进行测量时，不需要经过任何运算就能直接从仪表或传感器上读出测量结果的方法。 19.间接测量 间接测量法是指用直接测量法测得与被测量有确切函数关系的一些物理量，通过计算求得被测量的方法。 20.线性度 线性度是指传感器输入量与输出量之间的静态特性曲线偏离直线的程度，其又称为非线性误差。 21.应变效应 导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形，其电阻发生变化的现象称为应变效应。22.压阻效应 当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。 23.露点
传感器与自动检测技术(第2版)余成波—第三章部分答案
《传感器与自动检测技术》作业 电信10—2班 马小龙 1006110213 3.3金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同？ 答：金属电阻式应变片是利用金属材料的电阻定律，应变片的结构尺寸变化时，电阻相 应地变化，其电导率P 并未发生变化。而半导体电阻应变片的工作原理基于材料的压阻效应。 压阻效应又是指当半导体材料的某一轴向受外力作用是，其电导率P 则发生变化的现象。 3.5如下图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3v ，R3=R4=100，R1和R2为相同型 号的电阻应变片，其电阻值均为100，灵敏度系数K=2.0.两只应变片分别粘贴于等强度梁同 一截面的正、反两面。设等强度梁在变力后产生的应变为5000με，试求此时电桥输出端电 压Uo. 解：此电桥为采用全桥工作方式，故5.74 1053243 0=???==-U K U εmV 3.6哪些因素引起应变片的温度误差，写出相应误差表达式，并说明电路补偿的原理。 答：（1）由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差 , 称为应变片的温度 误差。 产生应变片温度误差的主要因素有 : a 、电阻温度系数的影响：:敏感栅的电阻丝阻 值随温度变化的关系可用下式表示：当温度变化Δ t 时 , 电阻丝电阻的变化值为 Δ Rt=Rt- R0= Ro α o Δ t ；b 、试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响 ：当试件与电 阻丝材料的线膨胀系数相同时 , 不论环境温度如何变化 , 电阻丝的变形仍和自由状态一 样 , 不会产生附加变形。当试件和电阻丝线膨胀系数不同时 , 由于环境温度的变化 , 电 阻丝会产生附加变形 , 从而产生附加电阻。有：Δ R /Ro=αΔ t 。 (2)电阻应变片的温度补偿方法:电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变 片自补偿两大类。1) 线路补偿法 :电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。图 3 - 4 所示是电桥补偿法的原理图。电桥输出电压 Uo 与桥臂参数的关系为 Uo=A （ R1 R4- RB R3 ） 式中 : A:由桥臂电阻和电源电压决定的常数。 R1:工作应变片； RB:补偿应变片 由 上式可知 , 当 R3 和 R4 为常数时 , R1 和 RB 对电桥输出电压 U0 的作用方向相反。利 用这一基本关系可实现对温度的补偿。 工程上 , 一般按 R1 = R2 = R3 = R4 选取桥臂电阻。当温度升高或降低Δ t = t-t0 时 , 两个应变片的因温度而引起的电阻变化量相等 , 电桥仍处于平衡状态 , 即 Uo=A ［（ R1+ Δ R1t ） R4-(RB+ Δ RBt)R3 ］ =0 .若此时被测试件有应变ε的作用 , 则工作应变片 电阻 R1 又有新的增量Δ R1=R1K ε , 而补偿片因不承受应变 , 故不产生新的增量 , 此 时电桥输出电压为 Uo = AR1R4K ε （ 3 - 26 ）;由上式可知 , 电桥的输出电压 Uo 仅与 被测试件的应变ε有关 , 而与环境温度无关。 2) 应变片的自补偿法 :这种温度补偿法是 利用自身具有温度补偿作用的应变片 , 称之为温度自补偿应变片。 要实现温度自补偿 ,
《传感器与检测技术(第2版)》试题三参考答案
传感器与自动检测技术仿真试题三参考答案 试卷一 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均不得分。 1、C 2、D 3、A 4、C 5、C 6、D 7、C 8、D 9、A 10、D 二、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 1、解释什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？ 答：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。 传感器的基本组成包括敏感元件和转换元件两部分。 敏感元件是传感器中能直接感受（或响应）被测信息（非电量）的元件，起检测作用。 转换元件则是指传感器中能将敏感元件的感受（或响应）信息转换为电信号的部分，起转换作用。 2、什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？ 答：正压电效益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”。 3、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？ 答： a.霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。 b.霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。 c.温度补偿方法：分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。电桥补偿法。 4、试述热电偶与热电阻的基本测温原理。 答：热电偶测温基本原理：热电偶测温是基于热电效应的基本原理。根据热电效应，任何两种不同的导体或半导体组成的闭合回路，如果将它们的两个接点分别置于温度不同的热源中，则在该回路中会产生热电动势，在一定条件下，产生的热电动势与被测温度成单值函数关系。因此，我们只需测得热电动势值，就可间接获得被测温度。 热电阻测温基本原理：热电阻测温是基于热效应的基本原理。所谓热效应，就是金属导体的阻值会随温度的升高而增加或减小的现象。因此，我们只需测得金属导体电阻的变化就可间接获得被测温度。 5、简述什么是光电导效应？光生伏特效应？外光电效应？这些光电效应的典型光电器件各自有哪些？ 答：光电导效应是指在光线作用下，半导体材料吸收入射光子的能量，如果入射光子的能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，将激发出电子－空穴对，使载流子浓度增加，导电性增加，阻值降低的现象，如光敏电阻。 光生伏特效应是指在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象，如光电池。 外光电效应是指在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象，如光电管（光电二极管、光电晶体管）、倍增管。
传感器与检测技术(第二版)参考答案参考答
传感器与检测技术（第二版）参考答案 第1章 检测技术基本知识 1.1单项选择:1.B 2.D 3. A 4.B 1.2见P1；1.3见P1-P3；1.4见P3-P4；1.5 见P5；1.6 （1）1℃（2）5﹪，1﹪ ； 1.7 0.5级、0.2级、0.2级；1.8 选1.0级的表好。0.5级表相对误差为25/70=3.57﹪, 1.0级表相对误差为1/70=1.43﹪；1.9见P10-P11；1.10见P11- P12；1.11 见P13-P14 第2章 电阻式传感器及应用 2.1 填空1.气体接触，电阻值变化；2.烧结型、厚膜型； 3.加热器，加速气体氧化还原反应； 4.吸湿性盐类潮解，发生变化 2.2 单项选择1.B 2. C 3 B 4.B 5.B 6. A 2.3 P17；2.4 P17；2.5P24；2.6 P24；2.7 P24-P25；2.8 P25；2.9 P26；2.10 P30-31 2.11 应变片阻值较小；2.12P28，注意应变片应变极性，保证其工作在差动方式； 2.16 Uo=4m V ；2.17 P34；2.18 P34；2.19 (1) 桥式测温电路，结构简单。（2）指示仪表 内阻大些好。（3）RB:电桥平衡调零电阻。 2.20 2.21 线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好；传感器的延迟时间越短越好；传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。2.23 P44；2.33 P45 第3章 电容式传感器及应用 3.1 P53-P56；3.2 变面积传感器输出特性是线性的。 3.3 P58-P59；3.4 P59-P61 3.5 当环境相对湿度变化时，亲水性高分子介质介电常数发生改变，引起电容器电容值的变化。属于变介电常数式。3.6 参考变面积差动电容传感器工作原理。参考电容式接近开关原理。3.8 （1）变介电常数式；（2）参P62 电容油料表原理 第4章 电感式传感器及应用
传感器与检测技术第二版课后答案
一、单选题 1.在质量控制中，常用的传感器有（）。 A. 压力传感器 B. 温度传感器 C. 湿度传感器 D. 流量传感器 答案：A、B、D 2.传感器的工作原理是（）。 A. 变换物理量为电信号 B. 变换电信号为物理量 C. 变换物理量为光信号 D. 变换光信号为物理量
答案：A、B 3.以下哪种传感器不属于电控传感器（）。 A. 电位器 B. 电容器 C. 电磁传感器 D. 温度传感器 答案：B 4.常用的检测技术有（）。 A. 激光检测 B. 振动检测 C. 放射检测 D. 声学检测 答案：A、B、C、D 二、多选题
1.激光检测的优点有（）。 A. 精度高 B. 快速检测 C. 无损检测 D. 检测范围广 答案：A、B、C、D 2.声学检测的优点有（）。 A. 快速检测 B. 无损检测 C. 检测范围广 D. 成本低 答案：A、B、D 3.放射检测的优点有（）。 A. 精度高 B. 快速检测 C. 无损检测 D. 检
测范围广 答案：A、B、C、D 4.振动检测的优点有（）。 A. 精度高 B. 快速检测 C. 无损检测 D. 检测范围广 答案：A、B、C、D 三、简答题 1.请简要介绍传感器的分类及其工作原理？ 传感器可以分为电控传感器和非电控传感器
两类。电控传感器是指以电信号为输出的传 感器，包括电位器、电容器、电磁传感器等；非电控传感器是指以非电信号为输出的传感器，包括温度传感器、压力传感器、流量传 感器等。 传感器的工作原理是将物理量变换为电信号 或其他信号，以便检测、测量物理量的变化。具体而言，传感器的工作原理是将物理量变 换为电信号或光信号，从而检测物理量的变化。 2.请简要介绍激光检测的优点？ 激光检测的优点有：
传感器与检测技术胡向东第版习题解答
传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答 王涛 第1章概述 1.1 什么是传感器？ 答：传感器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，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？ 答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器一般由哪几部分组成？ 答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。 1.4 传感器是如何分类的？ 答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以和所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。 ①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类 根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、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。 ③按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？ 答：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它在稳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-输出关系中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压
传感器与检测技术选择、填空及计算题含答案
传感器与检测技术选择、填空及计算题（含答案） 一、单项选择题 1.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 2.在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 3.用万用表交流电压档（频率上限仅为5 kHz）测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压，发现示值还不到2 V,该误差属于 B 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 4.用万用表交流电压档（频率上限仅为5 kHz）测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8 V,该误差属于A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 5.重要场合使用的元器件或仪表,购入后需进行高、低温循环老化试验,其目的是为了 D 。 A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标必提高可靠 性 6.有一温度计，它的测量范围为0〜200 ℃,精度为0. 5级，试求该表可能出现的最大绝对误差为一A—。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 7.有一温度计，它的测量范围为0〜200 ℃,精度为0.5级，当示值为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5％ C.1％ D.10％ 8.有一温度计，它的测量范围为0〜200 ℃，精度为0.5级，当示值为100 ℃ 时的示值相对误差为—— A. 1℃ B.5％ C. 1％ D.10％ 11.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%,若选
《传感器与检测技术(第2版)》模拟试卷四参考答案
传感器与自动检测技术模拟试卷四参考答案 试卷一 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均不得分。 1、A 2、C 3、B 4、C 5、B 6、D 7、D 8、B 9、C 10、A 二、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 1、什么是传感器的基本特性?传感器的基本特性主要包括哪两大类？解 释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标。(要求每种特性至少列出2种常用指标) 答：传感器的基本特性是指传感器的输入-输出关系特性。 传感器的基本特性主要包括静态特性和动态特性。 静态特性是指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系，描述指标有：线性度（非线性误差）、灵敏度、迟滞、重复性和漂移。 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，主要描述指标有：时间常数、延迟时间、上升时间、峰值时间、响应时间、超调量、幅频特性和相频特性。 2、试分析下图所示差动整流电路的整流原理，若将其作为螺线管式差动 变压器的测量电路，如何根据输出电压来判断衔铁的位置。
答：该差动整流电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流，然后再将整流后的电压的差值作为输出，具体整流原理如下： A 当U i上正下负时，上线圈a正b负，下线圈c正d负。 上线圈：电流从a－1－2－4－3－b，流过电容C1的电流是由2到4，电容C1上的电压为U24； 下线圈：电流从c－5－6－8－7－d，流过电容C2的电流是由6到8，电容C2上的电压为U68。 B 当U i上负下正时，上线圈a负b正，下线圈c负d正。 上线圈：电流从b－3－2－4－1－a，流过电容C1的电流是由2到4， 电容C1上的电压为U24； 下线圈：电流从d－7－6－8－5－c，流过电容C2的电流是由6到8，电容C2上的电压为U68。 由此可知，不论两个次级线圈的输出电压极性如何，流经电容C1的电
《传感器与检测技术(胡向东,第2版)》习题解答
《传感器与检测技术(胡向东,第2版)》习题解答 传感器与检测技术习题解答 王涛 第1章概述 什么是传感器？答：传感器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，通常敏感元件和转换元件组成。传感器的共性是什么？ 答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量输入转换成电量输出。传感器一般哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。被测量敏感元件传感元件信号调节转换电路辅助电源传感器是如何分类的？ 答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。①按传感器的输入量进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类 根据传感器的工作原理，可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、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。 ③按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 改善传感器性能的技术途径有哪些？ 答：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 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它在稳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-输出关系中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV，压力为时输出最大且为。压力/MPa 输出值/mV 第一循环第二循环第三循环正行程反行程正行程反行程正行程反行程解：①求非线性误差，首先要求实际特性曲线与拟合直线之间的最大误差，拟合直线在输入量变化不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段。端点线性度：设拟合直线为：y=kx+b,
《传感器与检测技术》试题及答案
《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 ，它的滑臂间的阻值可以用Rx=max R max X X ⋅来计算。假定加在电位器A 、B 之间的电压为Vmax ，则输出电压为
传感器与检测技术课后题答案
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。
《传感器》第2版-余成波 传感器与自动检测技术习题参考答案
第一章习题参考解 1.1 什么是传感器？传感器特性在检测系统中起什么作用？ 答：传感器（Transducer/sensor）的定义为：“能感受（或响应）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，通常由敏感元件和转换元件组成”。 传感器的基本特性是指传感器的输入—输出关系特性，是传感器的内部结构参数作用关系的外部特性表现。不同的传感器有不同的内部结构参数，这些内部结构参数决定了它们具有不同的外部特性。对于检测系统来说存在有静态特性和动态特性。一个高精度的传感器，必须要有良好的静态特性和动态特性，从而确保检测信号（或能量）的无失真转换，使检测结果尽量反映被测量的原始特征。 1.2 画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。 答：传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成，组成框图如图所示。 敏感元件——感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件，如膜片和波纹管，可以把被测压力变成位移量。若敏感元件能直接输出电量（如热电偶），就兼为传感元件了。还有一些新型传感器，如压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等，其敏感元件和传感器就完全是融为一体的。 变换元件——又称传感元件，是传感器的重要组成元件。它可以直接感受被测量（一般为非电量）而输出与被测量成确定关系的电量，如热电偶和热敏电阻。传感元件也可以不直接感受被测量，而只感受与被测量成确定关系的其他非电量。例如差动变压器式压力传感器，并不直接感受压力，而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁位移量，然后输出电量。一般情况下使用的都是这种传感元件。 信号调理与转换电路——能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用信号的电路。信号调理与转换电路根据传感元件类型的不同有很多种类，常用的电路有电桥、放大器、振荡器和阻抗变换器等。
光电检测技术第二版答案
光电检测技术第二版答案 篇一：《光电检测技术-题库》(2) 】 、填空题 1. 对于光电器件而言，最重要的参数是、和。 2. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。 3. 光电三极管的工作过程分为和。 4. 激光产生的基本条件是受激辐射、和。 5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 6. 在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填满相应的能带，能量最高 的是填满的能带，称为价带。价带以上的能带，其中最低的能带常称 为，与之间的区域称为。 7. 本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。 8. 载流子的运动有两种型式，和。 9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。 11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。 12. 半导体对光的吸收一般有、、、和这五种形式。 13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。 14. 半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。 15. 光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。 16. 描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。 17. 检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。 18.. 使用莫尔条纹法进行位移- 数字量变换有两个优点，分别是和 19. 电荷耦合器件( ccd )的基本功能是和。 20. 光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。 21. 交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输入信号的变化。 22. 随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。 23. 硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。