传感器复习课.doc

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1、一、填空（共20分，每空2分）（1）按传感器的工作原理，可以分为物理型、化学型、生物型三类；（2）传感器检测时，在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中测试得到的输出输入曲线不重合称为迟滞。（3）衡量传感器精度的指标有三个：说明传感器输出值的分散性指标为精密度，说明传感器输出值与真值的偏离程度的指标为准确度，说明传感器精度的综合指标为精确度。（4）当金属在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应；单晶硅材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象被称为压阻效应。（5）表示温度大小的尺

2、度称为温标，目前常用的温标有：热力学温标、国际实用温标、摄氏温标、华氏温标。（6）磁敏传感器是对磁场参量磁感应强度B、磁场强度H、磁通量φ敏感的元器件或装置，具有把磁学物理量转换为电信号的功能。（7）冰点槽法是热电偶试验中经常使用的一种方法。这种方法使用了热电偶测温定律。（8）通电的导体或半导体，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势的现象称之为霍耳效应。（9）太阳能电池采用的物理原理为光生伏特效应。（10）光敏电阻采用的物理原理为光电效应。二、简答题（共50分，每题10分）（1）简述传感器的组成结构。敏感元件是直接感受被测量

3、，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。（2）什么是外光电效应？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。光子是具有能量的粒

4、子，每个光子的能量：E=hνh—普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν—光的频率（s-1）根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子的能量，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量大于该物体的表面逸出功，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。外光电效应多发生于金属和金属氧化物，从光开始照射至金属释放电子所需时间不超过10-9s。根据能量守恒定理，式中m—电子质量；v0—电子逸出速度。该方程称为爱因斯坦光电效应方程。光电子能否产生，取决于光电子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功A0。不同的物质具有不同的逸出功，即每

5、一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率或波长限。光线频率低于红限频率，光子能量不足以使物体内的电子逸出，因而小于红限频率的入射光，光强再大也不会产生光电子发射；反之，入射光频率高于红限频率，即使光线微弱，也会有光电子射出。当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光强成正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多，逸出的电子数也就越多。光电子逸出物体表面具有初始动能mv02/2，因此外光电效应器件（如光电管）即使没有加阳极电压，也会有光电子产生。为了使光电流为零，必须加负的截止电压，而且截止电压与入射光的频率成正比。（2）简述

6、正压电效应和逆压电效应的物理原理。正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。（4）简述如图所示热电偶回路中，为什么电位计E能够测量到T和T0之间的电势差。中间导体定律：一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路，只要

7、它们彼此连接的接点温度相同，则此回路各接点产生的热电势的代数和为零。如图，由A、B、C三种材料组成的闭合回路，则TABCTTE总=EAB（T）+EBC（T）+ECA（T）=0三种不同导体组成的热电偶回路根据上述原理，可以在热电偶回路中接入电位计E，只要保证电位计与连接热电偶处的接点温度相等，就不会影响回路中原来的热电势，接入的方式见下图所示。T0TET0热电偶回路中接入电位原图计原图E接入后的（5）简要说明第一对称电桥测金属应变片电阻的原理。第一对称电桥UgR2=RR4=R’R1=RR3=R’EBACD根据电桥的工作原理，在电

8、桥的负载电阻无穷大时，电桥的输出电压为：如果R1=R2=R,R3=R4=R’,则电桥平衡，Ug=0；如果R1有一增量ΔR，电桥的输出电压为上式表明：第一对称电桥的输出电压与等臂电桥相同。若R>>ΔR，这时输出电压与应变成正比。（6）如图为某光敏电阻的伏安特性曲线，请叙述该特性