传感与测控技术 试题

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1、硕士研究生试题考试科目：传感与测控技术总2页第1页一、名词解释（20分，每空4分）1、传感与测控技术：基于传感器的计算机测控技术。所谓传感器是指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或装置。该定义包含以下几方面的意思：a.传感器是测量装置，能完成检测任务；b.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；c.输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量；d.输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。而计算机测控技术是从事自动化、控制系统工程、计算机应用技术人员应该掌握的一门新型技术，是分析、研究、设计控制

2、系统的强有力工具，是自动控制、计算机及其相关专业的一门重要的专业应用技术课程。2、热电效应:是当受热物体中的电子(空穴)，因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。而这个效应的大小，则是用称为thermopower(Q)的参数来测量，其定义为Q=E/-dT(E为因电荷堆积产生的电场，dT则是温度梯度)。3、DSP:即数字信号处理，是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，得到符合人们需要的信号形式的过程。相对于模拟方式来讲，数字方式可以采用更先进的算法，易于实现更高的性能、更多的功能，同时也使系统具有更好的灵活性

3、。4、压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电致伸缩现象。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为为压电传感器。5、内外光电效应:是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。光电传感器的工作原理基于光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类：(1)外

4、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称为外光电效应。向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等；(2)内光电效应:当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类：a、光电导效应：在光线作用，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻；b、光生伏特效应：在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光

5、电池和光敏二极管、三极管。二、填空：（26分，每空2分）1、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、光敏二极管、三极管。2.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，这种现象称为压磁效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为磁

6、致伸缩效应。3.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增大。4.变面积型电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系是线性的。5．压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己方向，经过极化处理的压电陶瓷才具有压电效应。6．单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、铁磁性壳体和可沿线圈轴向活动铁芯组成。7．湿敏电阻是一种湿敏元件的电气特性（如电阻值）随环境相对湿度变化而变化的敏感元件。8．电涡流式传感器的测量系统由传感器和被测体两部分组成。总2页第2页三、简答题（40分，每题10分）1、简要说明电容式传感器的原理。利用它可以测量哪些参数？答：电容式传感器的工作原

7、理：用两块金属平板作电极可构成电容器，当忽略边缘效应时，其电容C为—极板相对覆盖面积；—极板间距离；—相对介电常数；—真空介电常数，＝8.85pF/m；—电容极板间介质的介电常数。、和中的某一项或几项有变化时，就改变了电容C0、δ或S的变化可以反映线位移或角位移的变化，也可以间接反映压力、加速度等的变化；εr的变化则可反映液面高度、材料厚度等的变化。利用它可以测量的参数：压力、位移、厚度、加速度、