2012传感器复习(吴建平版)

第1章 概述

1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？

1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。

1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？

第2章 传感器的基本特性

2.1传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？

2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度L γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。

2.3传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？

第3章 电阻应变式传感器

3.1 何为电阻应变效应？压阻效应？

3.5 一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k =2.05，用作应变为800/m m μ的传感元件。 求：①R ∆和/R R ∆；② 若电源电压U =3V ，初始平衡时电桥的输出电压U 0。

3.6 在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R 1和R 2（如图3-28a 所示），把这两应变片接入电桥（见图3-28b ）。若钢的泊松系数0.285μ=，应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U =2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值10.48R ∆=Ω。试求：①轴向应变；②电桥的输出电

压。

3.9 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L 趋于无穷。图中E=4V ，R 1=R 2=R 3=R 4=120Ω，试求：① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为ΔR 1=1.2Ω时，电桥输出电压U 0=? ② R 1、R 2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=? ③ R 1、R 2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR 1=ΔR 2 =1.2Ω，电桥输出电压U 0=?

第4章 电容式传感器

4.3 差动式变极距型电容传感器，若初始容量1280C C pF ==，初始距离04m m δ=，当动

极板相对于定极板位移了0.75m m δ∆=时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？

4.7 压差传感器结构如图4-30a 所示，传感器接入二极管双T 型电路，电路原理示意图如图4-30b 所示。已知电源电压U E =10V ，频率f = 1MHz ，R 1=R 2=40kΩ，压差电容C 1=C 2=10pF ，R L =20kΩ。试分析，当压力传感器有压差P H ＞P L 使电容变化ΔC=1pF 时，一个周期内

图

3-29

负载电阻上产生的输出电压U RL 平均值的大小与方向。

a)

b)

图4-30 第5章 电感式传感器

5.1 何谓电感式传感器？电感式传感器分为哪几类？各有何特点？

5.2 提高电感式传感器线性度有哪些有效的方法。

5.4 说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因及减小此电压的有效措施。

第6章 磁电式传感器

6.4 什么是霍尔效应？ 磁阻效应？

6.6 霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？

6.7 某一霍尔元件尺寸为10L m m =， 3.5b m m =, 1.0d m m =，沿L 方向通以电流

1.0I m A =，在垂直于L 和b 的方向加有均匀磁场0.3B T =，灵敏度为22/()V A T ⋅，试求输出霍尔电势及载流子浓度。

6.9 霍尔元件灵敏度40/()H K V A T =⋅，控制电流 3.0I m A =，将它置于4110-⨯～

4

510T -⨯线性变化的磁场中，它输出的霍尔电势范围有多大？ 第7章1 压电式传感器

7.1 什么是压电效应？什么是正压电效应和逆压电效应？

7.3 压电传感器能否用于静态测量？

7.4 压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、电

荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？

7.5 电压放大器和电荷放大器本质上有何不同，电荷放大器和电压放大器各有何特点？它们各自适用于什么情况？

第7章2 超声波传感器

7.11 什么是超声波？其频率范围是多少？

7.12 超声波在通过两种介质界面时，将会发生什么现象？

7.13 超声波传感器的发射与接收分别利用什么效应，检测原理是什么？常用的超声波传感器（探头）有哪几种形式？简述超声波测距原理。

第8章 光电效应及器件

8.1什么是内光电效应？什么是外光电效应？说明其工作原理并指出相应的典型光电器件。

8.2普通光电器件有哪几种类型？各有何特点？利用光电导效应制成的光电器件有哪些？用光生伏特效应制成的光电器件有哪些？

8.4什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？暗电阻电阻值通常在什么范围？

8.8何为光电池的开路电压及短路电流？为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式，

作为电压源使用时采用开路电压输出形式？

8.15光电传感器控制电路如图8-53所示，试

分析电路工作原理：① GP —IS01是什么器

件，内部由哪两种器件组成？② 当用物体

遮挡光路时，发光二极管LED 有什么变

化？③ R 1是什么电阻，在电路中起到什么

作用？如果V D 二极管的最大额定电流为

60mA ， R 1应该如何选择？④ 如果

GP —IS01中的V D 二极管反向连接，电路

状态如何？晶体管VT 、LED 如何变化？

8.16光栅传感器的基本原理是什么？莫尔条

纹是如何形成的？有何特点？分析光栅传

感器具有较高测量精度的原因。

8.17某光栅的栅线密度为100线/mm ，要使形成莫尔条纹宽度为10mm ，求栅线夹角 是多少? 第9章 新型光电传感器

9.3 CCD 电荷耦合器主要由哪两个部分组成？试描述CCD 输出信号的特点。

9.4 试述CCD 的光敏元和读出移位寄存器工作原理。

9.7说明光纤传感器的结构和特点，试述光纤的传光原理。

9.9 什么是光纤的数值孔径？ 物理意义是什么？NA 取值大小有什么作用？有一光纤，其纤芯折射率为1.56，包层折射率为1.24，求数值孔径为多少？

9.10光纤传感器有哪两大类型？它们之间有何区别？

9.12光纤可以通过哪些光的调制技术进行非电量的检测，说明原理。

第10章 半导体式化学传感器

10.4 半导体气体传感器为什么要在高温状态下工作？加热方式有哪几种？加热丝可以起到什么作用？

10.6 什么是绝对湿度？什么是相对湿度？表示空气湿度的物理量有哪些？如何表示？

第12章 热电式传感器

12.1 什么是热电效应？热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成？由同一种导体组成的闭合回路能产生热电势吗？

12.2 为什么热电偶的参比端在实际应用中很重要？对参比端温度处理有哪些方法？ 12.3 解释下列有关热电偶的名词：

热电效应、热电势、接触电势、温差电势、热电极、测量端、参比端、分度表。 图

8-53