传感器技术及应用习题及答案

传感器技术及应用习题及答案内容摘要：

BCD ） 2. 以下材料具有压电效应的有 . （ ABC ） 3. 石英晶体在哪个轴上有压电效应 . （ C ） 4. 压电式力传感器可以测量以下力学量信号 . （ ABCD） 5. 传感器静态响应特性包括许多因素，以下属于 静态特性因素的有： A. 精度 B. 重复性 C. 线性度 D. 灵敏度 （ ABC ） 6. 阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些。 综合练习 （ ABCD） 7. 电阻应变式传感器具有悠久的历史．是应用最广泛的传感器之一。 将电阻应变 片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参数的电阻应变式传感器 ,这些参数包括以下的哪几种 ________。 A. 位移 B. 加速度 C. 力 D. 力矩 （ ABD ） 8. 改善气敏元件的气体选择性常用的方法有哪些。 （ ） ，能量控制型传感器是（ BC ） ，能量转换型传感器是（ AD ）。 （ ABC ） 10. 下列传感器 可以进行位移测量的传感器有 __________。 D. 光 电池 四 . 名词解释 1. 传感器 .能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 2. 零阶传感器 .其输入量无论随时间如何变化，其输出量的幅值总是与输入量成确定的比例关系，在时间上也不滞后，幅角 φ 等于零。 3. 应变效应 .导体或半导体材料 在 外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为 “ 应变效应 ”。 4. 横向效应 .应变计既敏感纵向应变，又同时受横向应变影响而使灵敏系数及相对电阻比都减小的现象，称为横向效应。 5. 压阻效应 .半导体材料 受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。 6. 化学气相沉积（ CVD） .是半导体技术中一种常用的薄膜生长技术，这种技术使用化学的方法来沉积薄膜。 7. 光电效应 .它是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种 物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。 综合练习 8. 热释电效应 .指该种材料中自发极化的强度随温度的变化而变化的效应。 9. 光敏电阻器 的亮电阻 .指光敏电阻器受到光照射时的电阻值。 10. ，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。 11. 压电效应 .在 某些 电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面 (极化面 )上出现符号相反的束缚电荷 ，这种效应称为压电效应。 12. 声表面波 .声表面波是一种沿弹性基体表面传播的声波，其振幅随压电基体材料深度的增大按指数规律衰减。 13. 声表面波传感器 .将被测量的变化转换为声表面波振荡器振荡频率的变化，这样就构成了相应用途的声表面波传感器，它是一种新型的频率式传感器。 14. PN结型热敏器件 .PN结温度传感器是一种利用半导体二极管、三极 管的特性与温度的依赖关系制成的温度传感器。 15. 相对湿度 .相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。 16. 霍尔效应 .一块半导体薄片，如果在其相对的两边通入电流 I，且电流与磁场垂直，则在半导体的另两边将会产生一个电势差 UH，这种现象就是霍尔效应。 17. 磁阻效应 .若给通以电流的金属或半导体材料的薄片加以与电流垂直或平行的外磁场，则其电阻值就增加。 这种现象称为磁致电阻变化效应，简称为磁阻效应。 18. 动噪声 .电位器动接点在电阻表面移动产生的噪声。 19. 气敏传感器 .利用 气体在半导体表面的氧化和还原反应，导致敏感元件阻值变化。 20. 光纤耦合器 .光纤耦合器（ Coupler）又称分歧器 （ Splitter），是将光讯号从一条光纤中分至多条光纤中的元件。 五 . 简答题 1. 结合模拟式仪表和数字式仪表简述灵敏阈的含义。 答： 灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。 对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。 对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。 2. 简述蠕变和零漂的含 义，并解释产生蠕变的原因。 答：粘贴在试件上的应变计，在恒温恒载条件下，指示应变量随时间单向变化的特性称为 蠕变。 当试件初始空载时，应变计示值仍会随时间变化的现象称为 零漂。 蠕变 反映了应变计在长时间工作中对时间的稳定性，通常要求θ＜ 3～ 15μ s。 引起蠕变的主要原因是，制作应变计时内部产生的内应力和工作中出现的剪应力，使丝栅、基底，尤其是胶层之间产生的“滑移”所致。 综合练习 3. 由于交流电桥要受到分布电容的影响，试画出该电路图，并列写出交流电桥的平衡条件。 答：交流电桥平衡时，必须同时满足电阻和电容平衡两个条件。 1 3 2 4R R =R R 和 3 2 4 1R C =R C 4. 简述应变计受环境温度的影响因素。 答：影响因素分为两部分： （ 1） 敏感栅金属丝电阻本身随温度变化产生的温度误差 （ 2）试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一，使应变丝产生附加形变而造成的电阻变化。 5. 简述应变片式传感器的工作原理。 答 : 当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应 变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。 输出的电量大小反映被测量的大小。 6. 简述光电传感器的组成及其优点。 答： 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。 光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此 ,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。 7. 试述 石英晶体谐振器 的 原理与特点。 答： 石英晶体谐振器是用石英晶体经过适当切割后制成，当被测参量发生变化时，它的固有振动频率随之改变，用基于压电效应的激励和测量方法就可获得与被测参量成一定关 系的频率信号。 特点： 石英晶体谐振式传感器的精度高，响应速度较快，常用于测量温度和压力。 8. 试述 SAW压力传感器的原理。 答 ： 当传感器表面有压力作用时， SAW 压力传感器的压电薄膜就会产生形变，薄膜材料的应变会使得声表面波传播速度发生变化，从而使声表面波的中心谐振频率发生变化。 通过检测 SAW 压力传感器的中心谐振频率变化，就能得到压力变化的数据。 9. 试述 电阻型半导体气敏传感器 的原理。 答： 通常器件工作在空气中，由于氧化的作用，空气中的氧被半导体（ N型半导体）材料的电子吸附负电荷，结果半导体材料的传导 电子减少，电阻增加，使器综合练习 件处于高阻状态；当气敏元件与被测气体接触时，会与吸附的氧发生反应，将束缚的电子释放出来，敏感膜表面电导增加，使。