传感器原理与检测技术第2版试卷作者钱显毅传感器9卷答案

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1、常州工学院试卷B卷共丄页第丄页传感器与检测技术试卷07/08学年第1学期考试类型（闭卷）课程编码0202009（）—-二三./I.L八儿十十一十二总分一、填空题（20分，每空1分）1、压电式传感器的工作原理是：某些电介质在外界机械力作用下而变形时，其内部产生极化现象，这种现象称为正压电效电。相反，某些电介质在外界磁场的作用下会产生儿何变形，这种现象称为逆压电效应。（4分）2、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川信号的器件或装置—，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产牛可用信号

2、输岀的转换兀件组成。（3分）测量过程中存在着测量误差。绝对误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值其表达式为=相对误差是指表达式为力=2x100%；引用误差是指绝对误羞与测量仪表的上量限（满度）值的门分比其表达式为/=测量范围上限测量范围下谑"吆。（6分）3、半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限丁•半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型，按照半导体变化的物理特性，又可分为电阻型

3、和非电阻型°（4分）4、电容式传感器按其工作原理可分为变介质型、变面积型、和变极距型三种。（3分）一•、判断题（请在正确命题后扌舌号内划“J”，错误命题后括号内划“X”）（10分，每题1分）1、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减小。（X）2、压电式传感器更适用于静态测量。（X）3、在对同一被测量的多次测量过程中，随机误岸的变化是可预测的。（X）4、光电式传感器是将光信号转换为电信号的传感器。（V）5、基于光生伏特效应的光电器件有光电池和光敏电阻。（X）6、气敏传感器是检测

4、气体类别、浓度和成分的传感器。（V）7、用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用。（V）8、电阻应变式传感器是以热敏电阻为电阻转换元件的传感器。（X）9、电涡流式传感器不能对一些参数进行非接触的连续测量。（X）10、一般希望光纤模式数量越多越好。（X）三、简答题（30分）1•压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？（7分）答：作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成止比。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信

5、号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电丿玉灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。电荷放人器是一种具有深度电容负反馈的髙增益运算放人器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难。2.光纤的数值孔径是如何定义的？其意义是什么？（6分）答：数值孔径的定义为：NA=sinec=-dn^-nl,其屮，心为光纤外界介质的折射率，山为光纤的纤心的折射率，勺为光纤%―包层的折射率。意义：无论光

6、源的发射功率有多大，只有当入射角在20•的光锥角内时，光纤才能导光。常刃'I工学院试卷B卷共丄页第2页2.简述霍尔电动势产生的原理。（6分）答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当启电流I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电了有所积累。而前端面缺少电了，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止屯子继续偏转，当两力相平衡时，屯子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产牛•电场，相应的屯势称为霍尔屯势Uh。3.

7、解释电涡流效应。（5分）答：根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流,此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。4.光电效应可分为几种类型，说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。（6分）答：光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。在光线作用下，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。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。在光线作用下，物体的导电性能发牛•变化或产牛:光牛:屯动势的效应称为内光电效应。

8、内光屯效应又可分为以下两类：（1）光电导效应：在光线作用下，半导体材料的导电性增加，阻值减低，即电阻率发生改变，这种现象称为光电导效应。基丁•这种效应的光电器件有光敏电阻。（2）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称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。四、分析、计算题。（20分）1、今有一种电涡流式位移传感器。其输川为频率。特性方程形式为fpQx+bl+fg,今知其中f^=2.333MHz及一组标定数据如下:位移x(mm)0.30