2022年《传感器与检测技术》习题答案--周杏鹏

1、精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依靠逐步加深；比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设；为了能够牢靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器； 在整个新型钻井中共使用了60 个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm,满意了近海海上勘探工作环境极为恶劣的全部要求；1.2答：自动检测系统组成框图如下：被测对象传感器信号调理数据采集信号处理输入设备信号储备信号输出信号显示稳压电源

2、对于传感器，一般要求是：精确性： 输出信号必需反映其输入量，即被测量的变化；因此，传感器的输出与输入关系必需是严格的单值函数关系，最好是线性关系；稳固性： 传感器的输入、 输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好；灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号；其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等；1.3答：功能：信号调理： 在检测系统中的作用是对传感器输出的柔弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以便利检测系统后续处理或显示；信号处理：信号处理时自动检测外表，检测系统进行数据处理和各种掌握的中枢环节，其作用和人类的大脑相类

3、似；区分：精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 1 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰， 信号处理就是提取信号中的信息，并对这些信息依据功能要求进行处理；可以说，信号调理是进行信号处理的基础；组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D 转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微掌握器、专用高速数据处理器（DSP）等1.4答：分类见表1-1P81.5答：依据被测参量分类，可以分成测量： 电工量、 热工量、 机械量、 物性和成重量、 光学量、状态量

4、等；1.6答： 1.不断拓展测量范畴，提高管检测精度和牢靠性2 重视非接触式检测技术讨论3 检测系统智能化其次章2.1答：随机误差： 检测仪器或者测量过程中某些未知或无法掌握的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳固、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果；随机误差的变化通常难以猜测，因此也无法通过试验的方法确定、修正和排除； 但是通过足够多的测量比较可以发觉随机误差听从某种统计规律；从而进行排除；系统误差：产生缘由大体有：测量所用的工具本身性能不完善或者安装、布置、调整不当；在测量过程中的温度湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；

5、操作人员视读方式不当等；系统误差产生的缘由和变化规律一般可以通过试验和分析查出，因此系统误差可以设法确定并排除；粗大误差： 一般由外界重大干扰或者仪器故障或不正确的操作引起；存在粗大误差的测量值一般简洁发觉，发觉后应当立刻剔除；2.2答：工业检测仪器（系统）常以最大引用误差作为判定其精确度等级的尺度，外表精确度习惯上称精度， 精确度等级习惯称为精度等级；人为规定， 取最大引用误差百分数的分子作为 检测仪器 （系统） 精度等级的标志，即用最大引用误差去掉正负号和百分比号后的数字来表精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 2 页，共 37 页 - - - - - - - -

6、- -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -示精度等级；2.3答： 20*0.005=0.1 （V）150*0.001=0.15 （V）由运算结果知，表一不仅有更小的肯定误差，并且其量程对于测量5V 的电压更合理；所以挑选表一；2.4答：马利科夫准就X =28.030028.010027.980027.940027.960028.020028.000027.930027.950027.9000X27.972i =0.05800.03800.0080-0.0320-0.01200.04800.0280-0.0420-0.0220-0.0720D=0.12>

7、;i所系系统存在线性系统误差阿贝赫梅特准就A=0.00472 =0.00166A=0.0047<2n1 =0.0054系统中不存在周期性系统误差2.5要求| RiR0 |2.8 的概率，已知标准差=1.5经过标准正态分布变换，| RiR0 |2.8, |2.8, |0 |2.8 =1.8667 1.87经过查表可知精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 3 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -t12xdtxe22 xx00.010.020.030.040.050.060.0

8、70.080.09x00.50.5040.5080.5120.5160.51990.52390.52790.53190.53590.10.53980.54380.54780.55170.55570.55960.56360.56750.57140.57530.20.57930.58320.58710.5910.59480.59870.60260.60640.61030.61410.30.61790.62170.62550.62930.63310.63680.64060.64430.6480.65170.40.65540.65910.66280.66640.670.67360.67720.6808

9、0.68440.68790.50.69150.6950.69850.70190.70540.70880.71230.71570.7190.72240.60.72570.72910.73240.73570.73890.74220.74540.74860.75170.75490.70.7580.76110.76420.76730.77030.77340.77640.77940.78230.78520.80.78810.7910.79390.79670.79950.80230.80510.80780.81060.81330.90.81590.81860.82120.82380.82640.82890

10、.83150.8340.83650.838910.84130.84380.84610.84850.85080.85310.85540.85770.85990.86211.10.86430.86650.86860.87080.87290.87490.8770.8790.8810.8831.20.88490.88690.88880.89070.89250.89440.89620.8980.89970.90151.30.90320.90490.90660.90820.90990.91150.91310.91470.91620.91771.40.91920.92070.92220.92360.9251

11、0.92650.92780.92920.93060.93191.50.93320.93450.93570.9370.93820.93940.94060.94180.9430.94411.60.94520.94630.94740.94840.94950.95050.95150.95250.95350.95451.70.95540.95640.95730.95820.95910.95990.96080.96160.96250.96331.80.96410.96480.96560.96640.96710.96780.96860.96930.970.97061.90.97130.97190.97260

12、.97320.97380.97440.9750.97560.97620.9767在区间概率等P=0.9693*2-1=0.938600依据 95%的置信区间概率查找标准正太分布表，得到P=0.975X=1.96，由公式| R0Ri |x1.96 得到区间应当为 R -1.96, R +1.96=505.2960,514.70402.6未剔除前X183，24.224当 a=0.05， KG n, a2.18精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 4 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - -

13、 -|X k | =23 ,12 ,60 ,9 ,30 ,3 ,20 ,6 ,12 ,5KG n, a*x =52.81依据 Grubbs 准就，将 243 剔除剔除以后，X176.3，14.42.7X909.8，4.045查找标准正态分布表得到当置信区间P=0.98，X=2.33经过变换得到区间为909.8-9.4,909.8+9.42.8答：测量误差总是客观存在的，但是真值一般是无法精确得到的，因此也就不行能精确的知道测量误差的精确值，由此引出测量不确定度的概念；2.9答：A 类不确定度的评定时应用统计的方法，一般对同一被测参量进行n 次等精度测量得到；B 类不确定度是在测量次数较少，不能

14、用统计方法运算测量结果的不确定度时；2.10X18.18，0.42u A x1x =1/3*0.42=0.14cmnuu 2u 2 =0.17cmCAB选取置信率为P=0.95， k=1.65就 U=k* uC=0.28cm该工件结果为X=18.20.3（ cm）（ P=0.95）精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 5 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -第三章3.1答：测量范畴：是传感器或检测仪器按规定的精度对被测变量进行测量的答应范畴；上下限：测量范畴的最小值和最大值分别

15、称为测量下限和测量上限；量程：用来表示测量范畴大小，用测量上限和下限值的代数差表示；关系： 给出传感器或者检测仪器的测量范畴便值其测量上下限及量程，反之只给出传感器或者检测仪器的量程，却无法确定其上下限及测量范畴；3.2答：灵敏度：是指测量系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比；辨论力：输出量发生变化时，输入量的最小变化量二者不存在必定联系；3.3答：有理论直线法、端基法和最小二乘法；精度最高的是最小二乘法，最差的是理论直线法；3.4答：对于一阶系统， 打算于时间常数，对于二阶系统， 取决于固有角频率n ，阻尼比，放大倍数k.；对于一个系统而言，推迟时间ts 、上升时间tr ，响应时

16、间t s ，峰值时间t p 等，是一个系统动态性能好坏的反映；3.5答： H sY sks2s1X s122nn幅度特性表达式为A| H j |1k2 2n2 2n精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 6 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -A1000kA500k1.11k 134，误差为11%A800k 481251.14k ，误差为14%3.6jj答：不失真测量，需要检测系统的频率响应形为：H AeYX A0e3.7答：条件：没有加速度、振动、冲击及室温环境（205 C&#

17、176;），相对湿度不大于85%，大气压力为（ 1017） kPa；步骤：略（ P54）3.8略3.9答：主要因素：略（见P57）牢靠性指标：牢靠度、失效率、平均寿命；第四章4.1答：金属电阻丝的应变效应是指金属材料的电阻相对变化与其线应变成正比的这种效应；金属电阻丝的应变灵敏度系数是指公式dR 1R2C 12Km精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 7 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -中电阻应变量与几何应变量之间的比例系数Km 12C12 ；同理，由教程公式（4-9）知半

18、导体丝材的应变灵敏度系数为：Ks 12E4.2答：横向效应：将直的金属丝绕成敏锐栅后，虽然长度相同，但应变状态不同，应变片敏锐栅的电阻变化要比直的金属丝要小；横向效应使得测试的灵敏系数降低了；为了减小横向效应的影响可采纳短接式或直角式横栅，采纳箔式应变片也可有效地克服横向效应的影响；4.3答：电阻应变片温度误差是指当应变片的工作温度变化时应变计的输出会在正常输出基础上发生偏移的效应；产生缘由主要有两点： （ 1）温度变化引起应变片敏锐栅电阻变化而产生附加应变；（ 2）试件材料与敏锐材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变；补偿方法可采纳3 中方法：（ 1）应变片自补偿可采纳单丝自补偿或者双丝

19、自补偿（2） 桥路补偿法（ 3）热敏电阻补偿法；4.4答：直流电桥的基本形式如教程P75 图 4-10 所示；按桥臂工作方式的不同可分为：单臂工作电桥、 双臂工作电桥和全臂工作电桥，分别如图本教材4-12、 4-14、4-15 所示；电压输出运算公式：U0单臂工作电桥：nR2nU 1n2R3R1KR1KR11R1R1R1其中R1UU0R4 ；此公式是忽视次要因素的简化公式；R1双臂工作电桥：2R1，此公式为精确公式；UUR1R0全臂工作电桥：1，此公式为精确公式；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 8 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品wor

20、d 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -4.5FFESSdL解：杨氏模量LsdRK（1）R（ 2）sKdRES10. 210120. 510 42由公式（ 1）（2）得：RF =1000. 51054.6解：由图（ a所示，当重力F 作用梁端部后，梁上表面R1 和 R3 产生正应变电阻变化而下表面 R2 和 R4 就产生负应变电阻变化，其应变肯定值相等；6Fl1324R1R3R2bt 2ER4RKR1R3R2UR UK UKR4R6FlU0R260. 511329. 82bt 2 E1006 10417.8mV4.7解：如图所示等截面悬梁臂，在外力F 作用下，悬梁臂产生

21、变形，梁的上表面受拉应 变，而梁的下表面受压应变；当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，就应变片如图所示粘贴；（a）等截面悬臂梁精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 9 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -应变片应变片b 应变片粘贴方式c测量电路电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图3-4所示，R1、R4所受应变方向相同，R2、R3 所受应变方向相同，但与R1、R4 所受应变方向相反；该电路可采纳桥路补偿法克服温度误差；4.8答：变极距型电容传感器, 一般变极板间距离

22、电容式传感器的起始电容在20100pF 之间，极板间距离在25200 m 的范畴内；最大位移应小于间距的1/10 ，故在微位移测量中 应用最广；变面积型电容式传感器，能够进行力、位移和转角的测量；变介质型电容式传感器，变介质型电容传感器有较多的结构形式，可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度；4.9答：电容式传感器的测量电路主要有调频电路、运算放大式电路、二极管双T 形电路、差动脉冲调宽电路等；调频电路特点：（1）转换电路生成频率信号，可远距离传输不受干扰；（2）具有较高的灵敏度，可以测量高至0.01 m级位移变化量；（3）但非线性较差，可

23、通过鉴频器（频压转换）转化为电压信号后，进行补偿；运算放大式电路特点：（1）解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 10 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -（2）要求 Zi 及放大倍数足够大（3）为保证仪器精度，仍要求电源电压的幅值和固定电容稳固（4）由于 Cx 变化小，所以该电路实现起来困难（5）输入阻抗高（防止泄漏）、放大倍数大（接近抱负放大器）二极管双 T 形电路特点和使用要求参见本教材P92p93 ； 差动脉冲调宽电路特点参

24、见本教材P94；4.10答：转变传感器总的电容量，甚至有时远大于应当传递的信号引起的电容的变化；使传感器电容变的不稳固，易随外界因素的变化而变化；可以实行静电屏蔽措施和电缆驱动技术；4.11边缘效应使电容传感器的灵敏度降低，而且产生非线性，绝缘结构可排除边缘效应的影响；屏蔽和电缆，排除寄生电容的影响，抗干扰；解决方法： 1、驱动电缆法；2、整体屏蔽法；3、采纳组合式与集成技术；4.12答：采纳可以差动式结构，可以使非线性误差减小一个数量级，且非线性误差大为减小；由于结构上的对称性，它仍能有效地补偿温度变化所造成的误差；4.13答 : 参见本教材P93P94；4.14答：低频时容抗Xc 较大，传

25、输线的等效电感L 和电阻 R 可忽视；而高频时容抗Xc 减小，等效电感和电阻不行忽视，这时接在传感器输出端相当于一个串联谐振，有一个谐振频率f 0 存在，当工作频率ff 0谐振频率时，串联谐振阻抗最小，电流最大，谐振对传感器的输出起破坏作用， 使电路不能正常工作； 通常工作频率10MHz 以上就要考虑电缆线等效电感L0的影响；4.15解：变极距平板型电容传感器输出的线性表达式精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 11 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -CdCd0忽视高阶项非线

26、性表达式为Cd 1d Cd0d0线性度elCCCCdCd0C由题意得测量答应变化量deLd00. 001mm4.16解：KC 0r S24* 4* 100.707 PF/ cm aa *3.6* d4* 1011*3.6*3.14*0.5*102Cr S2* 4* 100.142PF 3.6* d4* 1011*3.6*3.14*0.5*104.17答：电容测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中厚度的检测，其工作原理是在被测带材的上下两侧各置放一块面积相等，与带材距离相等的极板，这样极板与带材就构成了两个电容器C1、C2；把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容的另一个极，其总电容为

27、 C1+C2，假如带材的厚度发生变化，将引起电容量的变化，用沟通电桥将电容的变化测出来，经过放大即可由电表指示测量结果；4.18答：电感式传感器种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器；工作原理：自感、互感、涡流、压磁；具体参看教材相关章节；4.19答：略精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 12 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -4.20答：略4.21解：精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 13 页，共 37 页 - - - - -

28、 - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -=16mH4.22答：电涡流效应：有一通以交变电流i 1 的传感器线圈，其四周产生一个交变磁场H1；使该磁场范畴内的被测导体内产生电涡流i 2 ， i2 将产生一个新磁场H2，H2 与 H1 方向相反，力图减弱原磁场H1,从而导致线圈的电感L 、阻抗 Z 和品质因数Q 发生变化；测量原理：通过等效电路分析，能够引起这三者变化的因素有，传感器线圈与导体之间的距离x，导体的几何外形，导体的材质，掌握其中某一个参数转变，余者皆不变，就能构成测量该参数的传感 器，例如位移测量、探伤、材质检测、测厚等；测量电路

29、：被测量引起变化的电参量有：线圈电感 L、阻抗 Z、或品质因数Q 值，针对不同参量测量电路有三种：谐振电路、 电桥电路、Q 值测试电路4.23答：特点见本教材P107 页其次段；原理图见本教材P112 图 4-63 ；第五章5.1答：当固体在某一方向上承担应力时，电阻率发生显著变化，这种现象称为压阻效应；单位应力作用下电阻率的相对变化称为压阻系数；晶向的表示方法有两种，一种是截距法，一种是法线法；5.2答：一些离子型晶体电介质，当沿着肯定方向受到机械力作用而产生形变时，就会引起它内部正负电荷中心相对位移产生电的极化，从而导致其两个相对表面上显现符号相反的电荷；当外力去掉后， 复原到不带电状态；

30、这种现象称为压电效应；当作用力方向转变时，电荷的极性也随之转变，这种将机械能转换为电能的现象称为“正压电效应”；当在电介质方向施加电厂时，这些电解质也会产生几何形变，这种现象称为“逆压电效应”；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 14 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -通常把沿压电晶体电轴方向的力作用下产生的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴方向的力作用下产生的压电效应称为“横向压电效应”5.3答：石英晶体俗称水晶，有自然和人工之分，自然结构的石英晶体是一个正六边形

31、的晶柱；其 z 轴称为光轴，也成为中性轴，当光线沿此轴通过石英晶体时，无折射；经过六面体棱线并垂直于光轴的X 轴称为电轴，在垂直于此轴的面上压电效应最强； 与 X 轴、 Z 轴垂直的Y 轴称为机械轴，在电厂的作用下，沿该轴方向的机械形变最明显；5.4答：图见图5-15 P128；当压电晶体受机械应力作用时，在它的两个极化面上显现极性相反电量相等的电荷；故压电器件实际上是一个电荷发生器；同时它也是一个电容器，晶片上集合正负电荷的两表面相当 于电容的两个极板，极板间物质等效于一种介质；基于以上分析， 压电传感器可以等效为一个与电容相并联的电荷源，也可以等效为一个与电容相串联的电压源；5.5答：参见

32、5.2.2 等效电路及测量电路中的其次节测量电路；5.6答：压电式加速度传感器主要由压电元件、质量块、预压弹簧、基座及外壳等组成；整个部件装在外壳内，并由螺栓加以固定；当加速度传感器和被测量物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，依据牛顿其次定律，此惯性力是加速度的函数，此时力作用在压电原件上，因而产生电荷，当传感器一旦确定， 就电荷与加速度成正比；因此通过测量电路测得电荷的大小，即可知道加速度的大小；5.7答：光照耀在物体上就可以看做是一连串的具有能量的粒子轰击在物体上，这时物体吸取了光子能量后将引起电效应；这种由于吸取了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的电效应就称为光电

33、效应；光电效应可分为外光电效应、内光电效应和阻挡层光电效应三种类型；基于外光电效应原理工作的光电器件有光电管和光电倍增管；基于内光电效应原理工作的光电器件有光敏电阻和反向偏置工作的光敏二极管和光敏三极管；基于阻挡层效应原理工作的光电器件有光电池；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 15 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -5.8答：电容式传感器可分为以下几种：变极矩型电容传感器：量程远小于极板间初始距离是，可认为电容的变化量与距离呈线性关系；变面积型电容式传感器：电容的变化量

34、与面积的变化量呈线性关系； 变介质型电容传感器：电容量的变化与被测介质的移动量呈线性关系；5.9答：调频电路： 调频测量电路是吧电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当输入量导致电容量发生变化时，振荡器的振荡频率就发生变化；运算放大器式电路：运算放大器的输出电压与极板间距离呈线性关系，从而克服了变间隙式电容传感器的非线性问题；留意的是运算放大器要求具有足够大的放大倍数，而且输入阻抗很高；双 T 二极管型电路：电源，传感器电容、负载均可同时在一点接地；非线性失真小；电源频率需要稳固；输出电压较高等；5.10答：光敏电阻：纯粹电阻元件，阻值随光照增加而削减，无光照时，光敏电阻阻值很大，电路中的电

35、流很小；当受到肯定波长范畴内的光照时，它的阻值急剧减小，电路中的电流快速增大；光敏二极管：在电路中光敏二极管一般处于反向工作状态，处于反向偏置的 PN 结，在无光照时具有高阻特性，反向暗电流很小；当有光照时，在结电场作用下，电子向 N 区运动，空穴向 P 区运动，形成光电流，方向与反向电流一样；光的照度愈大，光电流愈大；由于无光照时的反偏电流很小，因此光照时的反方向电流基本与光强成正比；光敏晶体管具有两个PN 结，可以看成是一个bc 结为光敏二极管的三极管；在光照作用下，二极管将光信号转换为电流信号，该电流信号被三极管放大；光电池：基于光生伏打特效制成，是自发式有源器件；它有较大面积的PN 结

36、，当光照耀在PN 结上时，在结的两端显现电动势；5.11答：光照强度指单位面积上所接受可见光的能量；光电器件的灵敏度可用光照特性来表征，它是指半导体器件产生的光电流光电压 与光照之间的关系；光电器件的光谱特性是指相对灵敏度与入射光波长之间的关系，又称为光谱响应；5.12答：略；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 16 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -第六章6.1答：磁敏传感器是把磁物理量转换成电信号的传感器，大多是基于载流子在磁场中受洛伦兹力的作用而发生偏转的机理实现对相

37、关物理量的信号检测；6.2答：当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会显现电势差，这一现象就是霍尔效应；霍尔电势的大小正比于掌握电流I 和磁感应强度B；6.3答：鼓励电极间的电阻值称为输入电阻，霍尔电极输出电势对外部电路来说相当于一个电压源，其电源内阻即为输出电阻；以上电阻值是在磁感应强度为零、环境温度为205 摄氏度时所确定的，实际阻值会随着温度的不同而变化；6.4答：当霍尔元件通以额定鼓励电流时，假如所处磁感应强度为零，那么它的霍尔电势应当为零，但实际不为零； 这是测得的空载电势称为不等位电势；不等位电势可以用不等位电阻表示；不等位电势就是鼓励电流流经不等

38、位电阻所产生的电压；6.5答：产生不等位电势的缘由主要有：霍尔电极安装位置不对称或不在通以等电位面上；此外，材质不匀称、几何尺寸不匀称等缘由对不等位电势也有肯定的影响；补偿：可以把霍尔元件等效为电桥电路，依据测量判定应在某一桥臂上并连上肯定的电阻；6.6答：霍尔元件与一般半导体期间一样，对温度变化非常敏锐； 这是由于半导体材料的电阻率，迁移率，迁移率和载流子浓度等随温度变化的缘故；霍尔元件的灵敏度稀疏是温度的函数，它随温度变化将引起霍尔电势的变化；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 17 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总

39、结 - - - - - - - - - - - -6.7答：影响温度特性的因素有半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等；选用温度系数小的元件或采纳恒温措施，仍可以采纳恒流源供电，削减由于输入电阻随温度变化引起的鼓励电流变化所带来的印象，此外补偿电路也可以起到作用；6.8答：略；6.9答：略；6.10答：湿度是表示大气中水汽含量的物理量；它有两种表示方法；肯定湿度：指单位体积大气中水汽的质量；相对湿度：指某一被测气体的肯定湿度与同一温度下水蒸气已达到饱和的气体的肯定湿度之比；6.11答：湿度传感器是指能将湿度转换为与其成肯定比例关系的电信号输出的器件或装置，通常是由湿敏元件及转换电路组成；种类

40、：按输出的电学量可分为电阻型、电容型和频率型等； 依据探测功能科分为肯定湿度型、相对湿度型；按材料可以分为陶瓷式、半导体式和电介质、有机高分子式等；假如按水分子是否渗入固体内可以分为“水分子亲和力型”和“非分子亲和力型”两大类；6.12答：半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和仍原反应导致敏锐元件阻值变化而制成的； 当半导体器件被加热到稳固状态，在气体接触半导体表面而被吸取式，被吸附的分子第一在表面物性自由扩散，失去运动能量， 一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附出；当半导体的功函数小于吸附分子的亲和力时，吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面出现电

41、荷层；假如半导体的功函数大于吸附分子的离 解能，吸附分子将向器件释放出电子，而形成正离子吸附；当氧化型气体吸附到N 型半导体上，仍原型气体吸附P 型半导体上时，半导体的载流子削减，电阻值增大；当仍原型气体 吸附到 N 型半导体上时，氧化型气体吸附到P 型半导体上时，半导体的载流子增多，电阻值下降；如气体浓度发生变化，其组织也将变化；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 18 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -6.13答：用以将附着在敏锐元件表面的尘埃、油雾等烧掉，加速气体的吸

42、附，从而提高器件的灵敏度和响应速度；6.14答：光在半导体中传播时的衰减，是由于半导体带加点字吸取管子而从价带跃迁到导带的结果，这种吸取光子的过程称为本征吸取；试验说明， 波长短的光子衰减较快，穿透深度较浅，而波长长的光子就能进入硅的较深区域；通过进一步的分析可以发觉，浅的 P-N 结有较好的的蓝紫光灵敏度， 深的 P-N 结就有利于红外灵敏度的提高；半导体色敏器件正是利用了这一 特性；半导体色敏传感器相当于两只结构不同的光电二极管的组合；紫外光部分吸取系数大，经过很短距离已基本吸取完毕；因此浅结的那只光电二极管对紫外光的灵敏度高；而红外部分吸取系数小， 这类波长的光子就主要在深结区被吸取；因

43、此深结的那只光电二极管对红外光的灵敏度高； 这就是说， 在半导体中的不同区域对不同波长分别具有不同的灵敏度；正是由于这一种特性使得这种器件可以用于不同颜色的识别，也就是可以用来测量入射波长的波 长；半导体色敏传感器具体应用时，应先对色敏器件进行标定，也就是说测定不同波长的光照耀下器件中两只光电二极管短路电流的比值；第七章7.1答：红外探测器种类有很多，按探测机理的不同，可分为“热探测器”和“光子探测器”两大类；7.2答：红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成；红外测温仪的测温原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度

44、相对应，依据转变成电信号的大小，可以确定物体的温度；7.3答：按波在介质中的传播方向，超声波可以分为纵波、横波和表面波；超声波的传播速度主要与介质密度和弹性特性有关；在固体介质中， 纵波、 横波及表面波三者的声速间有肯定的 关系： 通常可认为横波声速为纵波的一半，表面波声速为横波声速的90%；在气体介质中纵波声速为 344m/s ，液体介质中纵波声速为9001900m/s ；精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 19 页，共 37 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -7.4答：略7.5答：光

45、在纤芯和包层的界面上反复多次全反射，呈锯齿波外形在纤芯内向前传播，最终从光纤的另一端射出，从而实现了光在光纤内的传输；入射角需要小于临界角；7.6答：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范畴内的入射光才可以；这个角度 的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA = sin ）；7.7答：略7.8答：光纤温度传感器主要由包括端部掺杂的光纤传感头、Y 型石英光纤传导束、超高亮发光二极管（ LED）及驱动电路、光电探测器、荧光信号处理系统和辐射信号处理系统组成；测量原理主要是利用部分物质吸取的光谱随温度变化而变化的原理，分析光纤传输的光谱明白实时温度；7.9答：略7.10答：依据记录方式， 核辐射探测器大体上分为计数器和径迹室两大类；它们利用了核辐射射线与物质间相互作用，包括电离作用、散射与吸取等特性；7.11答：核辐射厚度传感器又称同位素厚度传感器，它利用核辐射线进行测量；可分为穿透式和反射式两类； 穿透式传感器由同位素核辐射源和核辐射传感器组成；被测的塑料料板、 纸板、橡皮板等材料在辐射源和传感器之间经过；当射线