1、傳感器問題及答案第一章1、電子信息專業(yè)的主要技術(shù)方向是什么？2、人們是如何感知世界的？（靠五感）3、五官中，哪些在人們的生產(chǎn)生活中用到的最多？（耳目口手）4、我們周圍都有哪些物理量呢？ 樓的高度人的體重等5、什么是傳感器？傳感器的組成及分類是怎樣的？傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸 出信號(hào)的器件或裝置。傳感器由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。 傳感器 主要有四種分類：根據(jù)傳感器工作原理分類，根據(jù)傳感器能量轉(zhuǎn)換 情況分類， 根據(jù)傳感器轉(zhuǎn)換原理分類和按照傳感器的使用分類。6、什么是測(cè)量？測(cè)量是以確定量值為目的的一系列操作。所以測(cè)量也就是將被測(cè)量 與同種 性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行

2、比較，確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)。7、什么是等精度測(cè)量？什么是不等精度測(cè)量？用相同儀表與測(cè)量方法對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，稱為等精度 測(cè)量 用不同精度的儀表或不同的測(cè)量方法，或在環(huán)境條件相差 很大時(shí)對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量稱為非等精度測(cè)量。8、開環(huán)、閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)有什么區(qū)別？開環(huán)測(cè)量系統(tǒng)開環(huán)測(cè)量系統(tǒng)全部信息變換只沿著一個(gè)方向進(jìn)行；閉環(huán) 測(cè)量 系統(tǒng)-閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)有兩個(gè)通道，一為正向通道，二為反饋通道9、測(cè)量誤差的表示方法有幾種？ 絕對(duì)誤差相對(duì)誤差引用誤差基本誤差附加誤差10、測(cè)量數(shù)據(jù)中誤差出現(xiàn)的規(guī)律有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差 對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，如果誤差

3、按照一定的規(guī)律出現(xiàn)， 則把 這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，絕對(duì)值 和符號(hào)不 可預(yù)知地隨機(jī)變化，但就誤差的總體而言，具有一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 性的誤差稱為 隨機(jī)誤差。明顯偏離測(cè)量結(jié)果的誤差稱為粗大誤差，又稱疏 忽誤差。11、什么是“權(quán)” ？ 1 在不等精度測(cè)量時(shí)，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行 m 組測(cè)量，得到 m 組測(cè)量列 （進(jìn)行多次測(cè)量的一組數(shù)據(jù)稱為一測(cè)量列 ）的測(cè)量結(jié)果及其誤差，它們不 能同 等看待。精度高的測(cè)量列具有較高的可靠性，將這種可靠性的大小稱 為“權(quán)”12、傳感器輸入 輸出靜態(tài)特性的衡量指標(biāo)都有哪些？ 線性度靈敏度靈 敏度閾和分辨力遲滯重復(fù)性 第二章1、水的三態(tài)點(diǎn) （三相點(diǎn)）

4、的溫度是如何表示的？ 水的三相點(diǎn)，即液體、固體、氣體狀態(tài)的水同時(shí)存在的溫度，為 273.16Ko2、攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系表達(dá)式？C=(5/9)*(F-32)=(5/4)R C:攝氏溫度F:華氏溫度R:列氏溫度3、接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫各有什么特點(diǎn)？ 接觸式測(cè)溫方法是使溫度敏感元件和被測(cè)溫度對(duì)象相接觸，當(dāng)被測(cè)溫 度與 感溫元件達(dá)到熱平衡時(shí)，溫度敏感元件與被測(cè)溫度對(duì)象的溫度相等 . 非接觸式 測(cè)溫方法是應(yīng)用物體的熱輻射能量隨溫度的變化而變化的原理。4、雙金屬片用于控制溫度的工作原理是什么樣的？由膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片牢固結(jié)合在一起而制成，一端固定，另 一端 為自由端。當(dāng)溫度變化時(shí)，由于兩種

5、材料的膨脹系數(shù)不同而使雙金屬 片的曲率 發(fā)生變化，自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針指示溫度 值。5、鉗熱電阻測(cè)溫的特性是什么？ 精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠，耐氧化性能很強(qiáng)6、半導(dǎo)體熱敏電阻分哪幾類？各有什么特點(diǎn)？可分為負(fù)溫度系數(shù)NTC型熱敏電阻，正溫度系數(shù) PTC型熱敏電阻和臨 界 溫度CTR型熱敏電阻三種。7、熱敏電阻用于控制三極管的通斷電路如何設(shè)計(jì)？在NPN型三極管基極和發(fā)射級(jí)之間接入熱敏電阻，通過控制基極電壓來控制三極管的斷通8、什么是熱電效應(yīng)？ 兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成閉合回路，當(dāng)兩 個(gè)接觸點(diǎn)（稱為結(jié)點(diǎn)）溫度不相同時(shí)，回路中既產(chǎn)生電勢(shì)，并有電流流通， 這種把

6、 熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。9、什么是帕爾貼效應(yīng)？什么是湯姆遜效應(yīng)？1834 年法國科學(xué)家珀?duì)栙N發(fā)現(xiàn)了熱電致冷和致熱現(xiàn)象一即溫差電效 應(yīng)。由 N、P 型材料組成一對(duì)熱電偶，當(dāng)熱電偶通入直流電流后，因直流電通入的方向不同，將在電偶結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生吸熱和放熱現(xiàn)象，稱這種現(xiàn)象 為珀?duì)柼?yīng)。 對(duì) 單 一金屬導(dǎo)體，如果兩端的溫度不同，則兩端的自 由電子就具有不同的動(dòng)能。溫度高則動(dòng)能大，動(dòng)能大的自由電子就會(huì)向溫 度低 的一段擴(kuò)散，這種現(xiàn)象稱為湯姆遜效應(yīng)。10、熱電動(dòng)勢(shì)由哪幾部分構(gòu)成？接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)11、12、 中間導(dǎo)體定律的內(nèi)容、證明及應(yīng)用各是什么？熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式的公式推導(dǎo)。定義：

7、在熱電偶回路中，接入第三種導(dǎo)體C只要這三種導(dǎo)體兩端溫 度相同，則熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)保持不變。13、E、K、S、B 型熱電偶各有什么樣的特點(diǎn)？E：該熱電偶電動(dòng)勢(shì)最大，靈敏度最高，可用于濕度較大的環(huán)境里，具有穩(wěn)定性好，抗氧化性能高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。但不能在高溫下用于硫、 還原性 氣氛中。K：線性度好，熱電勢(shì)較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性均好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜。能用于氧化性和惰性氣氛中。但不 能在 高溫下直接用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中，也不能用于 真空中。 S：能良好，在高溫下準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)和使用壽命長(zhǎng)，物理化學(xué)性 抗氧化性能好，適用于氧化和惰性氣氛中。熱電率較小靈

8、敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染敏感，貴金屬材料昂貴 B 準(zhǔn)確 度高， 穩(wěn)定性好，測(cè)溫溫區(qū)寬，使用壽命長(zhǎng)等，適用于氧化性和惰性氣氛 中，也可短 期用于真空中，但不適用于還原性氣氛或含有金屬或非金屬蒸 汽中。但熱電率 較小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，抗污染能力差 , 貴金屬材料昂貴。14、補(bǔ)償導(dǎo)線的作用？將熱電偶延伸到溫度恒定的場(chǎng)所15、16、3 掌握熱電偶測(cè)溫差電路、串聯(lián)電路及并聯(lián)電路的應(yīng)用。掌握維恩 定律及 斯特藩一玻爾茲曼定律的應(yīng)用計(jì)算。第三章1、什么是金屬應(yīng)變效應(yīng)？什么是半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)？1) 當(dāng)金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，這種現(xiàn)象稱為金屬應(yīng)變效應(yīng)。

9、2) 對(duì)半導(dǎo)體施加應(yīng)力時(shí)，其電阻率發(fā)生變化，這種半導(dǎo)體電阻率隨應(yīng)力變化的關(guān)系成為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。2、推導(dǎo)金屬應(yīng)變片靈敏度表達(dá)式。3、應(yīng)變片的溫度誤差是什么樣的？如何補(bǔ)償？由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的改變而給測(cè)量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片 的溫 度誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有 : 1)電阻溫度系數(shù)的影響 的溫度補(bǔ)償方法通常有線路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩大類。電橋補(bǔ)償是最常用的且效果較好的線路補(bǔ)償法。2）試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響電阻應(yīng)變片4、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)用四個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成全橋電路測(cè)量懸臂梁所受應(yīng)力。標(biāo)明 應(yīng)變 片在懸臂梁上的安裝位置。畫出全橋測(cè)量電路圖。輸出電壓與應(yīng)變片阻值變化的關(guān)系 式？

10、5、什么是正壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？某些電介質(zhì)物體在某方向受壓力或拉力作用產(chǎn)生形變時(shí)，表面會(huì)產(chǎn)生 電荷 外力撤消后，又回到不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為（ 正）壓電效應(yīng)。 在片狀電材料的兩個(gè)電極面上，如果加以交流電壓，那么壓電片能產(chǎn)生機(jī) 械振動(dòng)，使壓電片 在電極方向上有伸縮現(xiàn)象。壓電材料的這種現(xiàn)象稱為電 致伸縮現(xiàn)象，因?yàn)檫@種 效應(yīng)與壓電效應(yīng)相反，也叫做逆壓電效應(yīng)。6、以石英晶體為例，闡述壓電效應(yīng)的微觀機(jī)制。石英晶體的上述特性與其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖 6 - 3 是一個(gè)單元組體 中構(gòu) 成石英晶體的硅離子和氧離子，在垂直于 z 軸的 xy 平面上的投影，等 效為一個(gè) 正六邊形排列。圖中“ ”代表Si

11、4+離子，“ ”代表氧離子02-。當(dāng)石英晶體未受外力作用時(shí)，正、負(fù)離子正好分布在正六邊形的頂角 上， 形成三個(gè)互成 120°夾角的電偶極矩 Pl、P2、P3o 如圖 6-3 （a） 所示。4因?yàn)?P=qL, q 為電荷量 , L 為正負(fù)電荷之間距離。此時(shí)正負(fù)電荷重心重 合， 電偶極矩的矢量和等于零，即 P1+P2+P3 = 0,所以晶體表面不產(chǎn)生電荷 , 即呈中 性。當(dāng)石英晶體受到沿x軸方向的壓力作用時(shí)，晶體沿 x方向?qū)a(chǎn)生壓縮 變形, 正負(fù)離子的相對(duì)位置也隨之變動(dòng)。如圖6-3 (b)所示，此時(shí)正負(fù)電 荷重心不再重合，電偶極矩在x方向上的分量由于P1的減小和P2、P3的 增加而不等于

12、零， 即(Pl+P2+P3)x>O。在x軸的正方向出現(xiàn)正電荷，電 偶極矩在y方向上的分 量仍為零，不出現(xiàn)電荷。當(dāng)晶體受到沿y軸方向的壓力作用時(shí)，晶體的變形如圖 6-3(c)所示,與圖6- 3 (b)情況相似，PI增大，P2、P3減小。在x軸上出現(xiàn)電荷，它 的極性為x軸正向 為負(fù)電荷。在y軸方向上不出現(xiàn)電荷。如果沿z軸方向施加作用力，因?yàn)榫w在 x方向和y方向所產(chǎn)生的形 變完 全相同，所以正負(fù)電荷重心保持重合，電偶極矩矢量和等于零。這表明沿z軸方向施加作用力，晶體不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力fx、fy的方向相反時(shí)，電荷的極性也隨之改變。7、說明壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)的工作機(jī)理。在陶瓷上

13、施加外電場(chǎng)時(shí)，電疇的極化方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，趨向于按外電場(chǎng)方向的排列，從而使材料得到極化。外電場(chǎng)愈強(qiáng)，就有更多的電疇更完全地轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)方向。讓外電場(chǎng)強(qiáng)度大到使材料的極化達(dá)到飽和的程度，即所有電疇極化方向都整齊地與外電場(chǎng)方向一致時(shí)，外電場(chǎng)去掉后，電疇的極化方向基本不變，即剩余極化強(qiáng)度很大，這時(shí)的材料才具有壓電特性。極化處理后陶瓷材料內(nèi)部仍存在有很強(qiáng)的剩余極化，當(dāng)陶瓷材料受到外力作用時(shí)，電疇的界限發(fā)生移動(dòng)，電疇發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而引起剩余極化強(qiáng)度的變化，因而在垂直于極化方向的平面上將出現(xiàn)極化電荷的變化。這種因受 力而產(chǎn)生的由機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象，就是壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)。8、壓電傳感

14、器測(cè)量電路中的前置放大器的作用及形式各是什么？ 其作用 為：一是把它的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗；二是放大傳感 器輸出的微弱信號(hào)。有兩種形式：電壓放大器和電荷放大器。9、壓電傳感器能不能對(duì)靜態(tài)力信號(hào)進(jìn)行測(cè)量？為什么？不能。因?yàn)殪o態(tài)力信號(hào)是恒定的力，恒定的力沒有后續(xù)的能量補(bǔ)充。10、壓電傳感器能不能對(duì)緩慢變化的力信號(hào)進(jìn)行測(cè)量？如何實(shí)現(xiàn)？不能?？梢岳貌⒙?lián)接法進(jìn)行測(cè)量。（并聯(lián)：輸出電荷大，時(shí)間常數(shù) 大，宜用于測(cè)量緩慢變化的力信號(hào)，并且適用于以電荷作為輸出量的場(chǎng)合）11、12、13、掌握電容測(cè)量電路中的橋式電路及脈沖調(diào)寬電路的分析方法。以改變極板間距為例，推導(dǎo)電容傳感器靈敏度的公式表達(dá)式。兩片壓電

15、元件連接在一 起，有哪兩種連接方式？其特點(diǎn)各是什么？橋式電路：空載電壓：6脈沖寬度調(diào)制電路：圖中Cl、C2為差動(dòng)式電容傳感器，電阻 R1二R2,A1、A2為比較器。當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于某一狀態(tài) ,Q=l,=0, A點(diǎn)高電位通過R1對(duì)C1充電,時(shí)間常數(shù)為T 1 = R1 C1直至F點(diǎn)電位高于參比電位Ur,比較器A1輸出正跳變信號(hào)。與此同時(shí)，因=0,電容器C2上已充電流通過 VD2迅速放電至零電平。 A1 正跳變信號(hào)激勵(lì)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使Q = 0,=1,于是A點(diǎn)為低電位,Cl通過VD1迅速放電，而B點(diǎn)高電位通過R2對(duì)C2充電，時(shí)間常數(shù)為T2=R2C2直至G點(diǎn)電 位高于參比電位 Ur。比較器 A2 輸出

16、正跳變信號(hào)，使 觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，重復(fù)前述過程。電路各點(diǎn)波形如圖 5-13 所示當(dāng)差動(dòng)電容器的C1 = C2時(shí)，其平均電壓值為零。當(dāng)差動(dòng)電容 C1工C2,且Cl > C2時(shí)，貝U T 1 = R1 Cl&g； T 2 = R2 C2由于充放電時(shí)間常數(shù)變化，使電路中各點(diǎn)電壓波形產(chǎn)生相應(yīng)改變。如圖5-13(b)所示，此時(shí)uA、uB脈沖寬度不再相等，一個(gè)周期(T1+T2)時(shí)間內(nèi)其平均電壓值不為零。此 UAB 電壓經(jīng)低通濾波器濾波后，可獲得輸式中：U1觸發(fā)器輸出高電平；TI、T2Cl、C2充放電至Ur所 需時(shí)間由電路知識(shí)可知：(5-35)(5T1 =RlClln 112T1?T2U

17、 (T?T)T2= R C In U2-36) 22U2?Ur將Tl、T2代入式（5-34）,得1、推導(dǎo)在電容物位計(jì)中的電容和物位的關(guān)系表達(dá)式。2、超聲波在典型介質(zhì) （ 鋼、水、空氣 ） 中的速度、聲音阻抗、波長(zhǎng) （ 頻率40kHz）之間的計(jì)算關(guān)系。uAB?uAB?CI?C2CI?C2l第四章3、超聲波的反射系數(shù)與聲音阻抗的關(guān)系表達(dá)式。84、超聲波傳感器在測(cè)距、探傷等方面的應(yīng)用。5、什么是渦流？渦流產(chǎn)生的必要條件？金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流 像水 中旋渦那樣在導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)圈，所以稱之為電渦流或渦流。形成渦流 必須具備下列 兩個(gè)條件：存在交變磁場(chǎng)；導(dǎo)電體處于交變磁場(chǎng)

18、中。6、分析高頻反射式渦流傳感器、低頻透射式渦流傳感器的工作原理。1）線圈中以正弦交變電流時(shí)，線圈的周圍空間就產(chǎn)生了正弦交變磁場(chǎng)HI,處于此交變磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生渦流，此渦流也將產(chǎn)生交 變磁場(chǎng) H2, H2 的方向與 H1 的方向相反。由于交變磁場(chǎng) H2 的作用，渦流 要消耗一部分能量， 從而產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化。2）發(fā)射線圈 L1 和接收線圈 L2 是兩個(gè)繞于膠木棒上的線圈，分別位于 被 測(cè)材料 M 的上下方。由振蕩期產(chǎn)生的音頻電壓 u 加到 L1 的兩端后，線 圈中即 流過一個(gè)同頻率的交流電流，并在周圍產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)。7、渦流傳感器能不能對(duì)金屬內(nèi)部進(jìn)行探傷？第六章1、推導(dǎo)變磁

19、阻式電感傳感器的靈敏度公式。2、差動(dòng)變壓器中的零位電壓是什么？其產(chǎn)生原因、危害、解決辦法分別是什么？在實(shí)際中使用的差動(dòng)變壓器，當(dāng) x=0 時(shí)，其輸出電壓厶卩工。，而是 U 6 , 此時(shí)約為 lmV9幾十mV,并稱為零點(diǎn)電壓。原因：結(jié)構(gòu)和氣候不對(duì)稱；導(dǎo)磁材料的不勻質(zhì)，電源電壓波形失真及還有噪聲等危害：給測(cè)試結(jié)果帶來 誤差；使 零位附近變得不靈敏 解決辦法：采用恒流源供電或加熱敏電 阻補(bǔ)償。3、 分析在全波差動(dòng)電壓整流電路中，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵芯位移大小及方向的 判斷。4、光效效應(yīng)分哪幾類？各是什么？其典型元件各是什么？光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。在光線作用下，物體的電導(dǎo)性能改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，如光敏電阻等就屬于這類光電器件。在 光線作用下， 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，如光電管、 光電倍增管就屬于 這類光電器件。在光線作用下，能使物體產(chǎn)生一定方 向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光 生