2022年传感器及检测技术复习资料

1、、填空（ 20 分每空 2 分*10 ）1. 测量就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，从而获得被测量大小的过程。2. 根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组合测量。3. 直接测量是在使用仪表或传感器进行测量时，测得值直接与标准量进行比较，得到被测量的数值的测量方法。4. 间接测量是指在使用仪表或传感器进行测量时，先对与被测量有确定函数关系的几个量进行直接测量，然后经过计算得到所需要结果的测量方法。5. 组合测量是指在一个测量过程中同时采用直接测量和间接测量两种方法进行测量的测量方法。6. 根据测量方式可分为偏差式测量、零位式测量与微差式测量7. 根据测量条件不同可分为等精度测量与

2、不等精度测量。8. 根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量。9. 传感器就是能把被测物理量或化学量转换成为与之有确定对应关系的电量输出的装置。10. 传感器由敏感元件、传感元件和信号调理电路三个部分组成。11. 传感器一般按测定量、转换原理两种方法进行分类。12. 信号调节与转换常用的电路有电桥、放大器、振荡器和阻抗变换器等。13. 检测系统按信号在系统中传递情况可分为开环检测系统和闭环检测系统。14. 传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化。15. 人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器 （传感器也称变换器、换能器、转换

3、器、 变送器、发送器或探测器等） ，这种技术称为传感技术。传感器输出的信号有不同形式，有电压、电流、频率、脉冲等，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。16. 传感器一般按测定量和转换原理两种方法来进行分类。17. 转换原理分类法把传感器分为能量控制型传感器、能量转换型传感器。前一类需要外附电源，传感器才能工作，因而是无源的， 它能用于静态和动态的测量；后一类能把非电量直接变为电量，一般不需要电源，是有源的， 因而又称为发电式传感器，它主要用于动态的测量。18. 传感器的输出 -输入特性是传感器最基本的特性。根据测量或控制过程中被测量的状态有静态和动态之分，而将传感器的输出-输入特性

4、分为静态特性和动态特性。19. 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时（输入为不随时间变化的恒定信号） 的输出输入关系。衡量静态特性的重要指标是 线性度、 灵敏度、迟滞和重复性等。20. 传 感 器 的 静 态 特 性 曲 线 可 用 实 际 测 试 获 得 ， 测 试 条 件 为 ： 标 准 大 气 压 力101.3 8kPa；温度 205；相对湿度不大于 85%；无振动、冲击、加速度。测试时，利用一定等级的标准器给出一系列输入量，测得相应的输出量，所测得的曲线称为校准曲线或称实际工作曲线。21.传感器在稳态下输出变化量与输入变化量之比为其静态灵敏度，Sy。传感器x22.校准曲线的斜率

5、就是其灵敏度。-输入对于一个传感器来说，灵敏度S 值越大，表示传感器越灵敏，23.传感器在输入量不断增加（正行程）和不断减小（反行程）的过程，其输出曲线的不重合现象称为迟滞 件存在的缺陷造成的。迟滞现象是由于敏感元件材料的物理性质和机械零部24. 重复性是指传感器在输入按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。25.传感器产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等 )。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。26. 传感器在较长时间工作下输出量的变化，称为传感器长时间工作

6、稳定性，简称稳定性。它是由于敏感元件和传感器零件的特性随时间增长而产生时效等所造成的。27. 传感器在零输入时，输出的变化称为零漂。它有温度和时间两种漂移。温度漂移是指传感器在外界温度变化时输出量的变化，一般用零点漂移和灵敏度温漂表示。28.半导体材料的敏感元件对温度变化均很敏感，必须予以补偿。由29.时间漂移是指规定时间内，室温不变的条件下，零输出的变化。对于外加电源的传感器， 则指在标准电源条件下零输出的变化情况。当这种传感器接通电源后，于内部热量变化需经一定时间才能趋于稳定，稳定后才可以正式使用。30. 传感器的动态特性是指其输出对于随时间变化的输入量的响应特性。所谓响应，就是当输入信号

7、发生变化时相应的输出信号随之变化的情况。31.与频率响应特性有关的指标有：频带、时间常数、固有频率 0等。32.与阶跃响应特性有关的指标有：时间常数、上升时间 tr、响应时间 ts、超调量 a、衰减度 等。33.由于传感器的输入量随时间变化的形式是各种各样的，不可能逐一加以研究，因对于此目前常采用最典型最简单易实现的正弦信号和阶跃信号作为标准输入信号。正弦输入信号， 传感器的响应称为频率响应或稳态响应。对于阶跃输入信号，则称为传感器的时间响应（阶跃响应）或瞬态响应。34. 静态特性主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。35. 动态特性主要包括频率响应特性和阶跃响应特性。36. 对于动态

8、特性测试时使用的最典型最简单易实现的标准输入信号是正弦信号和阶跃信号。37. 对动态特性评价时的指标，对于频率响应主要有频带、时间常数和固有频率；对于阶跃响应主要有时间常数、上升时间、响应时间、超调量、衰减度等。38. 传感器的误差是指传感器的输出值与理论输出值之差39. 传感器的信噪比是指其信号功率 SP与噪声功率 NP之比。40. 内光电效应是光敏电阻的工作原理。41. 光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器。光电传感器的工作原理基于光电效应。42. 光电效应分为三类：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应。43. 光电元件的种类很多，通常可分为真空光电元件和半导体光电元件两类。44.

9、 基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。45. 基于内光电效应的光电元件有光敏电阻等。46. 基于光生伏特效应的光电元件有光电池、光敏二极管、光敏三极管等。47. 光电式转速表的测量方法属于非接触测量。48. 热敏电阻是用半导体材料制成的敏感元件。49. 热敏电阻的电阻值随温度变化而显著变化，能直接将温度的变化转换为电量的变化。50. 热敏电阻的封装形式有：珠状、片状、杆状、垫圈51. 热敏电阻的可测温度范围为-50 350。52. NTC表示负电阻温度系数热敏电阻53. PTC表示正电阻温度系数热敏电阻54. CTR表示特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器55. 热敏电阻非线

10、性严重，实际使用时必须对其进行线性化处理。56.热敏电阻输出特性的线性化处理方法有：线性化网络、计算修正法、温度- 频率转换电路改善非线性。57. 热敏电阻输出特性的线性化处理方法中线性化网络是用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串联或并联构成电阻网络代替单个热敏电阻，的线性关系。其等效电阻与温度呈一定58. 热敏电阻输出的线性化方法中的线性化网络法中是用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串联或并联构成电阻网络代替单个热敏电阻，线性关系。其等效电阻与温度呈一定的59. 热敏电阻输出的线性化方法中的计算修正法中包括两大类，一是硬件 （电子线路）法、一是软件（程序）法。其中软件法中当已知热敏电阻的实际

11、特性和要求的理想特性时，可采用线性插值等方法将特性分段并把分段点的值存放在计算机的内存中，计算机将根据热敏电阻的实际输出值进行校正计算，给出要求的输出值。60. 热电开关是采用两种不同特性的材料构成的热敏传感器，该传感器具有温控开关特性，又称热电开关或温控开关。61. 热电开关常有双金属片式和陶铁磁体式。62. 双金属片的弯曲程度（偏位的大小），可参照公式 D=K(T2-T1)*L/H 算出，那么根据此公式可得提高其灵敏度的方法有使双金属片减薄厚度 h 和增加长度 l 。63. 双金属片热电（温控）开关的类型有：常开式、常闭式、简易式、蝶式。64. 铂电阻具有电阻温度系数稳定、电阻率高、线性度

12、好、测量范围宽 （-200 600）等特点。65. 铂电阻被广泛用作工业测温元件和作为温度标准。66. 按国际温标 IPTS-68 规定，在 -259.34 630.74 温域内， 以铂电阻温度计作基准器。67.铜电阻在 -50 150温度范围内呈线性的特点。-18068.按热电偶本身结构划分，有普通热电偶、铠装热电偶及薄膜热电偶等。69.热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。它广泛地用来测量2800范围内的温度。70. 热电偶的应用主要依据三大定律。这三大定律分别是：中间导体定律、标准电极定律、中间温度定律。71. 薄膜热电偶的测温范围为-200 300。72. 热电偶冷端的温度补偿

13、方法有：冷端温度修正法和电桥补偿法。73. 热电偶冷端的温度补偿方法中的冷端温度修正法包括热电势修正法和温度修正法。74. 温敏三极管晶体管比温敏二极管有更好的线性和互换性。75. 按引起传感器电阻变化的参数不同，可以将传感器分为电位器式传感器和电阻应变式传感器两大类。76. 电位器式传感器常用类型有直线位移型、角位移型和非线性型等。不管是哪种类型的传感器，都由线圈、骨架和滑动触头等组成。77. 电位器式传感器一般采用电阻分压电路，将电参量 R转换为电压输出给后续电路。78. 电阻应变式传感器分为金属电阻应变片与半导体应变片式。79. 金属电阻应变片有丝式和箔式两种，其工作原理是电阻应变效应。

14、导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象，称为电阻应变效应。80. 电感式传感器将被测量转换成电感或互感变化的传感器，是一种结构型传感器。81. 两块极板之间间隙变化，或是表面积变化，将使电容量改变，根据这一原理制成的传感器称为电容式传感器。82. 电感式传感器按转换方式：可分为自感型和互感型等两大类型。83. 自感型电感式传感器包括可变磁阻式与涡流式。84. 可变磁阻式电感传感器一般用于静态和动态的接触测量。当它用于精密小位移测量时，一般约为 0.001mm1mm。85. 涡流式电感传感器可用于动态非接触测量，测量范围约 01500 m，分辨率可达1 m。86. 压电式传感器的工作原理是压电效

15、应。87. 压电式传感器是一种能量转换型传感器。它既可以将机械能转换为电能，又可以将电能转化为机械能。88. 压电式传感器 的工作原理是基于某些晶体受力后，在其表面产生电荷的压电效应。89. 某些晶体（如石英等）在一定方向的外力作用下，不仅几何尺寸会发生变化，而且晶体内部会产生极化现象，晶体表面上有电荷出现，形成电场。当外力去除后，表面又恢复到不带电状态，这种现象被称为压电效应。90. PZT是锆钛酸铅系压电陶瓷，PMN是铌镁酸铅压电陶瓷。91. 压电元件的常用结构形式有并连接法和串连接法。92. 压电元件在压电传感器中，必须有一定的预应力，这样可以保证在作用力变化时，压电片始终受到压力，同时

16、也保证了压电片的输出与作用力的线性关系。93. 压电式传感器的内阻抗很高，而输出的信号微弱，因此一般不能直接显示和记录。压电式传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗，这样才能防止电荷迅速泄漏，减少测量误差减小。94. 压电式传感器的前置放大器作用：传感器高阻抗输出变换为低阻抗输出；传感器的微弱信号进行放大。95. 电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器。它实际上是一个具有反馈电容的高增益运算放大器。96. 磁敏电阻是基于磁阻效应的磁敏元件。97. 磁阻效应除了与材料有关外，还与磁敏电阻形状有关。在恒定磁感应强度下，其长度比宽度越小，则磁阻效应越大。98. 磁敏二极管受温

17、度影响非常大，必须对其进行温度补偿。常用的温度补偿电路有互补式、差分式、全桥式、热敏电阻。99. 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。它将磁场的变化转化为霍尔电势的变化并输出，以达到测量磁场的目的。100.美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。101. 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。102.霍尔元件的结构很简单，它由霍尔片、引线和壳体组成。1、1两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；二、选择（ 20 分 102 分

18、；）2、2引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。1、光敏二极管 的工作原理是（C）。C.光生伏特效应D.雪崩效应A. 外光电效应 B. 内光电效应2、产生迟滞现象的主要原因是由于传感器敏感元件材料的（D）的缺陷所造成的。A. 物理性质 B. 机械零部件 C.工作温度 D.A+B 3、关于光敏二极管的叙述 不正确的是（ B）。A. 工作时两端电压处于反向偏置状态，B. 有光照时，会有大得多的正向电流。C.无光照时，其反向电阻很大，反向电流（暗电流）很小。D.光电流与光照强度成正比。4、关于 光敏三极管 的叙述正确的是（C）。A. 在工作电路中，其集电结正向偏置。B. 在工作电路中，其发射结反向偏置。

19、C.光敏三极管的灵敏度高于光敏二极管。D.光敏三极管也有基极。5、关于 光敏电阻 叙述 不正确的是 ( A) 。A. 无光时，光敏电阻呈高阻态，没有电流。B. 有光时，光敏电阻 RG呈低阻态，有较强的电流。C.光照越强，阻值越小，电流越大。D.工作时，其两端既可以加直流电压，也可以加交流电压。6、关于 光电倍增管 叙述 不正确的一项是（B）。A. 灵敏度很高，不能受强光照射，否则会损坏。B. 极间电压越高越好。C.倍增系数与阳极无关，主要由倍增电极的特性决定。D. 阳极输出的是电压脉冲。7、下列不是 磁栅传感器 类型的是 (D) 。A. 尺形 B. 带形 C.同轴形 D.螺旋形8、左图是一种

20、遮断式光电开关，图示中 1 是（ A）。A. 发射器 B.接受器C.光电管 D.被测物9、下列各项不是直线式感应同步器部件的的是（C）。A. 定尺 B. 滑尺 C.磁芯 D.滑尺绕组10、热敏电阻 值随温度变化是严重非线性的，下列方法 不属于常用的线性化方法是（B）A. 线性化网络 B. 加差动放大器C.利用温度频率转换电路 D.计算修正法11、热敏电阻的温度特性有三种类型，下列哪项 不属于这三种类型的（D）A. 负电阻温度系数 B. 正电阻温度系数 C.临界温度系数 D.线性温度系数11、为了将现场 热电偶 的信号传到测控室，必须将冷端由导线接到测试电路上，保证这种接线不影响热电偶的信号，是

21、下列（A）A. 中间导体定律 B.标准电极定律C.中间电极定律 D.中间温度定律12、关于热电偶有三大定律保证我们使用其进行测量传感的可靠及可靠下列那项不属于这三项定律（ C）A. 中间导体定律 B.标准电极定律C.中间电极定律 D.中间温度定律12、下列 不属于热电偶冷端补偿的是（D）。A. 热电势修正法 B. 电桥补偿法C.温度修正法 D.线性化网络法13下列不属于 电位器式传感器分类的是（ D）。D.矩阵型A. 非线性型B. 角位移型C.直线位移型14. 下面不属于 箔式应变片 种类有（ A）。A. 多层丝栅式 B. 单丝栅式 C. 双丝栅式 D. 三丝栅式15. 下列不是 可变磁阻式传

22、感器 的典型结构有（A）。A. 螺旋式 B.差动型 C.螺管式 A. 可变导磁面积型16. 不属于电容传感器的类型有（C）。A. 两极板间距 d 型 B.改变两极板间复盖面积 S 型C.改变电源频率 D.改变极板间介质 e 型17. 关于 压电传感器的前置放大器 叙述不正确的是（A）。A. 前置放大器可将传感器低阻抗输出变为高阻抗输出。B. 前置放大器可将传感器的微弱信号进行放大。C.电压放大器是前置放大器的一种。D.电荷放大器是前置放大器的一种。18. 下列关于 磁敏电阻 说法正确的是（C）。A. 磁敏电阻的磁阻效应只有其制做材料有关。B. 磁敏电阻的磁阻效应只与其开关有关。C.磁敏电阻的灵

23、敏度一般是非线性的。D.以上都不对。19. 下面不属于 磁敏电阻温度补偿电路 的是（ B）。A. 互补式温度补偿电路 B.差动放大器电路 C.全桥电路 D.热敏电阻补偿电路20. 关于 霍尔传感器 的说法正确的是（B）。A. 其制做材料只能是非金属的。B. 霍尔传感器输出的电压信号。C.霍尔传感器有两根引线电极。D.霍尔传感器使用时激励电流是不可以变化的。21. 下列哪项不属于传感器的低噪声化方法（D）。A. 差动法 B. 相关法 C.调制法 D. 叠相法三、简答与计算题（44 分 8+8+6+10+12 分）1. 传感器选择时的注意事项有哪些？(8 分) 与测量条件有关的事项 与性能有关的事

24、项 与使用条件有关的事项 与购买和维修有关的事项 2. 与测量条件有关的事项 测量的目的。被测量的选择。测量的范围。超标准过大的输入信号的出现次数。输入信号的频率带宽。测量的精度。测量所需要的时间。3. 传感器选择时要注意与性能有关的事项，这些事项有哪些内容？传感器的精度 传感器稳定度 响应速度 模拟量或数字量 输出量及其数量级 对信号获取对象所产生的负载效应 校正周期 超标准过大输入信号的保护 与使用条件有关的事项 4.设置场所 环境条件（如温度、湿度、振动等）测量全过程所需要的时间 传感器与其他设备的距离及连接方式 传感器所需的功率容量。5. 与购买和维修有关的事项 价格 交货日期服务与维

25、修制度零配件的储备保修期限。6.提高传感器性能的技术途径有哪些？（8 分）采用线性化技术采用闭环技术采用差动技术采用补偿和校正技术7. 传感技术中传感器哪些组成部分？各组成部分的功能或作用是什么地？由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成，有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作 为传感器的组成部分。敏感元件直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其他 量（一般为电量）的元件。如应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它的作用是 将压力转换为弹性膜片的变形。敏感元件如果直接输出电量（热电偶），它就同时兼为 传感元件了。还有些传感器的敏感元件和传感元件合为一体，如压阻式压力传感器。传

26、感元件又称变换器，一般情况下，它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输 出量转换为电量输出的元件。如应变式压力传感器中的应变片就是传感元件，它的作用 是将弹性膜片的变形转换成电阻值的变化。传感元件有时也直接感受被测量而输出与被 测量成确定关系的电量，如热电偶和热敏电阻。信号调节与转换电路能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和 控制的有用电信号的电路。信号调节与转换电路的种类要视传感元件的类型而定，常用 的电路有电桥、放大器、振荡器、阻抗变换器等等。8. 什么是灵敏度，其计算公式是什么？传感器在稳态下输出变化量与输入变化量之比9.Sy；其中x 是输入变化量，y 是输出变化量x今有一支

27、光电倍增管，若单位时间入射到单位面积上的光子为10 个（一个光子等效于一个电子电量），光电内部增管共有10 个倍增极，输出阳极电流为20A，且10 个倍增极二次发射电子数按自然数的平方递增，试求光电倍增管的倍增系数。(10 分) M10i2.1i113 103210. 有一机械加工车间，要求控制机床加工刀具处的温度，其显示设备在车间控制室，该温度检测设备是利用热电偶做为测量传感器的。今知，其所用热电偶具有下表分度表，并知车间内温度为 30 摄氏度，车间控制室显示设备显示的刀具温度为 260度，问热电偶产生了多大的热电动势？(12 分) E AB ( T , T 0 ) E AB ( T , T

28、 n ) E AB ( T n , T 0 )所以EAB( T, T n)EAB( T,T 0)EAB(T n,T 0) 10.560-1.203 9.357mV 11. 将一灵敏度为0.08mV/ 的热电偶与电压表相连，电压表接线端是50，电压表为 60 mV，当热电偶求热电偶测量端的温度。EAB( T n,T 0)TS 0.08*50 4mV EAB( T, T 0)EAB( T,T n)EAB(T n,T 0) 60+4 64mV 所以EAB(T,T 0),T/STEAB( TT 0)S 64/0.08 80012. 将一灵敏度为 0.08mV/ 的热电偶经普通导线与电压表相连，热电偶与

29、普通导线的接线端温度是 40，电压表接线端是 20，电压表为 60 mV，求热电偶测量端的温度。13. 某热敏电阻， 其 B 值为 2900K，若冰点电阻训500k ，求热敏电阻在100时的阻值？T00 273K T100 373K R0500k RR 0eB(11)500e2900(11)28.98kTT 037327314. 试画出热电偶冷端补偿法中的电桥补偿法电路，并说明其原理。冷端补偿器内有一个不平衡电桥，其输出端串联在热电偶回路中。桥臂电阻 R1、R2、R3和限流电阻Rs 均用锰铜丝绕制，其电阻值几乎不随温度变化。RCu为铜电阻， 其阻值随温度升高而增大。电桥由直流稳压电源供电。在某

30、一温度下，设计电桥处于平衡状态，则电桥输出为0，该温度称为电桥平衡点温度或补偿温度。此时补偿电桥对热电偶回路的热电势没有影响。当环境温度变化时，冷端温度随之变化，热电偶的电势值随之变化 E1；与此同时， RCu的电阻值也随环境温度变化，使电桥失去平衡，有不平衡电压 E2输出。 如果我们设计 E1 与 E2 数值等极性相反，则叠加后互相抵消，因而起到冷端温度变化自动补偿的作用。这就相当于将冷端恒定在电桥平衡点温度。15. 电容器式传感器在实际应用时，有那几种类型？其依据是什么？改变两极板间的距离d；S；移动极板，以改变极板间相覆盖的面积改变极板间的介质，以便介电常数发生变化。CS b01S bC

31、发生变化。dd三个参数中，只要改变其中一个参数，均可使电容在 Sb、d、如果保持其中两个参数不变，就可把另一个参数的单一变化转换成电容量的变化，也就是说，可以把三个参数中的任意一个的变化转换成电容 C的变化。16. 电容式传感器的优缺点分别有哪些？1. 优点动作能量低（极板间静电吸引力约几个10-5C）、动态响应快（固有频率高、载波频率高）、本身发热影响小（用真空、空气或其他气体作绝缘介质时）、灵敏 度高、误差小，能在恶劣的环境下工作（如在高温、低温及强辐射等各种环境下）。2. 缺点 主要有二，第一是输出特性非线性。 对于改变极板距离的电容传感器，电容量和极板间距离是非线性关系，虽然用差动式结

32、构可以得到改善，但是由于存在泄漏电容和不可避免的不一致性，也不能完全消除特性的非线性。第二是泄漏电容的影响， 传感器的电容量及其变化一般小于泄漏电容 量，泄漏电容量是由支持构件及连接电缆所引起的。这些泄漏电容不仅降 低了转换效率， 还将引起误差。 可利用电缆屏蔽层的电位跟踪与电缆相连 接的可动极板的电位或将信号处理的电子线路安装在非常靠近极板的地 方，来消除泄漏电容的影响。17. 电阻应变片的灵敏度系数S=2，电阻 R=120 ，设工作时其应变为1000 ，其电阻变化为多少？R RS5F=Fmsin t：试计RRS120210002.41018. 呀电传感器接电压放大器的等效电路如图，若压电传

33、感器受力算放大器的输入电压Ui 。若压电传感器受力为：FF msint压电元件上产生电压：uadF msintCaRj1RCa)dFAC放大器的输入电压：ui1Rj1C1ua1jjRjR (CCjCaRj1CUo 为多少？当其中：CCcC i19. 压电传感器接电荷放大器的等效电路如图，放大器的输出电压满足 (1 A)CF 10(CaCcCi) 大时 Uo 又为多少？并分析与电压放大器相比，其对测量的优势。放 大 器 开 环 增 益 和 输 入 电 阻 、 反 馈 电 阻 相 当 大 ， 输 出 电 压 ：UoC iC cAQA )CfCF 数值不变，输C a( 1当 A 足够大时UoQCf电

34、荷放大器的输出电压仅于输入电容量和反馈电容有关，若保持出电压正比于输入电荷量。当(1A)CF 10(CaCcCi) 时，认为传感器的灵敏度与电缆电容无关，更换电缆或使用较长的电缆时，不用重新校正传感器的灵敏度。20. 下图是磁敏电阻的工作原理示意图，试说明据图说明其工作原理。当磁敏二极管未受到外界磁场作用时，外加正偏压，如图（穴从 P区通过 I 区进入 N区，同时也有大量电子流入 子和空穴在 I 区复合掉。a）所示，则有大量的空 P 区，形成电流。只有少量电当磁敏二极管受到外界磁场 H +（正向磁场）作用时，如图（b）所示，则电子和空穴受到洛仑兹力的作用而向 r 区偏转，由于 r 区的电子和空

35、穴复合速度比光滑面 I 区快，因此，形成的电流因复合速度而减小。当磁敏二极管受到外界磁场H-（反向磁场）作用时，如图（c）所示，电子、空穴受到洛仑兹力作用而向I 区偏移，由于电子、空穴复合率明显变小，则电流变大。21. 下图是磁敏二极管的各种温度补偿电路图。请据图说明其补偿的原理。（1）互补式温度补偿电路（如图 6.20 （ a）所示）为了补偿单只磁敏二极管使用时，因为温度变化产生输出电压的变化，可以采用互补电路。在互补电路中选用两只性能相近的磁敏二极管，按相反磁极性组合，即将它们的磁敏面相对 或背向放置（如图（a）所示），并把它们串接在电路中，就可形成如图（a）所示的互补电路。从图 (b)

36、可知，无论温度如何变化，其分压比总保持不变，输出电压 Um随温度变化而始终保持不变，这样就达到了温度补偿的目的。不仅如此，互补电路还能提高磁灵敏度。（2）差分式电路（如图（c）所示）差分电路不仅能很好地实现温度补偿，提高灵敏度，而且，还可以弥补互补电路的不足（具有负阻现象的磁敏二极管不能用作互补电路）。如果电路不平衡， 可适当调节电阻 R1和 R2。（3）全桥电路（如图（d）所示）全桥电路是将两个互补电路并联而成。和互补电路一样，其工作点只能选在小电流区，且不能使用有负阻特性的管子。在给定的磁场下，该电路的输出电压是差分电路的两倍。由于要选择四只性能相同的磁敏二极管，因此，给实际使用带来一些困

37、难。（4）热敏电阻补偿电路（如图（e）所示）该电路是利用热敏电阻随温度的变化，而使Rt 和 D 的分压系数不变，从而实现温度补偿。热敏电阻补偿电路的成本略低于上述三种温度补偿电路，因此是常被采用的一种温度补偿电路。22. 霍尔元件具有不等位电势。产生这一现象的原因是什么？霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上；半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀；激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。23. 请附图说明霍尔元件不等位电势补偿的方法。由于不等位电势与不等位电阻是一致的，可以采用分析电阻的方法来找到不等位电势的补偿方法。 如图所示， 其中 A、B为激励电极， C、D为霍尔电

38、极， 极分布电阻分别用 R1、R2、R3、 R4表示。理想情况下，R1=R2=R3=R4，即可取得零位电势为零（或零位电阻为零）。实际上， 由于不等位电阻的存在，说明此四个电阻值不相等，可将其视为电桥的四个桥臂，则电桥不平衡。为使其达到平衡，可在阻值较大的桥臂上并联电阻（如图（a）所示），或在两个桥臂上同时并联电阻（如图（b）所示）。24. 请附图说明霍尔元件温度补偿的方法。电路中用一个分流电阻 Rp与霍尔元件的激励电极相并联。当霍尔元件的输入电阻因温度升高而增加时，旁路分流电阻 Rp自动地加强分流，减少了霍尔元件的激励电流 I ，从而达到补偿的目的。恒流温度补偿电路五、电路、设计及分析1.下

39、图是霍尔传感器试验时的接线图和传感器相对于磁场的位置图：(18 分 ) 1)请指出其中接线的错误，并画出改正处。（8 分）2)在改正了接线错误以后，有两组试验人员发现在霍尔传感器在磁场中初始位置相同( 正中位置 ) ，传感器相对于磁场移动的方向相同，但是，两组显示器（F/V 表）是的示数为正负不同。这种现象合理吗？如合理试分析两组示数不同的原因？不合理请说明原因？（10 分）合理有三种情况1. 两组电路完全相同，电路接点相同，磁场方向是相反的。2. 两组其它电路联接相同，只是差动放大器的正项与负项接线相反。3. 如 果 差 动 放 大 器 的 接 线 也 相 同 ， 则 根 据 霍 尔 电 势 的 计 算 公 式IBU