自動檢測技術(shù)復(fù)習(xí)題

1、第一章l. 檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成 ？說明各部分的作用。答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分 別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。 下圖給出了檢測系統(tǒng)的組成框圖。傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的 部件，是檢測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能確定的，因?yàn)闄z 測系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號。通常傳感器輸出信 號是微弱的，就

2、需要由測量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測量電路還能進(jìn) 行阻抗匹配、微分、積分、線性化補(bǔ)償?shù)刃盘柼幚砉ぷ?。顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測量的大小或變化 的過程。2. 某線性位移測量儀，當(dāng)被測位移由4.5mm變到5.0mm時，位移測量儀的輸出電壓由3.5V減至2.5V,求該儀器的靈敏度。解：該儀器的靈敏度為2.5 -3.5S= = -2 mV/mm5.0 -4.53. 某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：伯電阻溫度傳感器：0.45Q /C電橋：0.02V/Q放大器：100(放大倍數(shù))筆式記錄儀：0.2cm/V求：(1)測溫系

3、統(tǒng)的總靈敏度；(2)記錄儀筆尖位移 4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值。解：(1) 測溫系統(tǒng)的總靈敏度為S =0.450.02 1000.2 =0.18 cm/ C(2) 記錄儀筆尖位移 4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值為4Ft = =22 .22 C0.184. 有三臺測溫儀表，量程均為0800C，精度等級分別為 2.5級、2.0級和1.5級，現(xiàn)要測量500 C的溫度，要求相對誤差不超過2.5%，選那臺儀表合理？解：2.5級時的最大絕對誤差值為20C，測量500C時的相對誤差為 4%; 2.0級時的最大絕對誤差值為16C，測量500 C時的相對誤差為 3.2%; 1.5級時的最大絕對誤差值為12 C，

4、測量500 C時的相對誤差為2.4%。因此，應(yīng)該選用1.5級的測溫儀器。5. 什么是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差？正確度和精密度的含義是什么？它們各反映何種誤差？答：系統(tǒng)誤差是指在相同的條件下，多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小和符號保持不變，或按照 一定的規(guī)律變化的誤差。隨機(jī)誤差則是指在相同條件下，多次測量同一量時，其誤差的大小和符號 以不可預(yù)見的方式變化的誤差。正確度是指測量結(jié)果與理論真值的一致程度，它反映了系統(tǒng)誤差的 大小，精密度是指測量結(jié)果的分散程度，它反映了隨機(jī)誤差的大小。6. 某壓力傳感器的測量范圍為010MPa校驗(yàn)該傳感器時得到的最大絕對誤差為±0.08MPa,試確定該傳感器的精度

5、等級。解：該傳感器的精度為：max_0.08&ax = X100 %= X100%=±0.8%量程100由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，而該傳感器的精度又超過了0.5級儀表的允許誤差，所以，這只傳感器的精度等級應(yīng)定為1.0級。根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時，儀表的精度等級值應(yīng)選不小于由校驗(yàn)結(jié)果所計算的精度值7. 某測溫傳感器的測量范圍為01000C,根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過±7C，試問應(yīng)如何選擇傳感器的精度等級才能滿足以上要求？解：根據(jù)工藝要求，傳感器的精度應(yīng)滿足：7g100% = 100% = 0.7%max量程1000 0此精度介

6、于0.5級和1.0級之間，若選擇精度等級為1.0級的傳感器，其允許最大絕對誤差為±10C，這就超過了工藝要求的允許誤差，故應(yīng)選擇0.5級的精度才能滿足工藝要求。根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時，儀表的精度等級值應(yīng)不大于工藝要求所計算的精度值 填空1. 測量是借助 和,通過 和 ,取得被測對象的某個量的大小或符號；或者取得 與 之間的關(guān)系。（專用技術(shù)；設(shè)備；實(shí)驗(yàn)；計算；一個變量；另一變量）3. 直接測量是從事先 上讀出被測量的大小。間接測量是利用 與 之間的函數(shù)關(guān)系，先測出 ，再通過相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系， 被測量的數(shù)值。（分度好的表盤；被 測量；某種中間量；中間量；計算出）4. 直接測量方法

7、中，又分 , 和。（零位法；偏差法；微差法）5. 零位 法是指 與 在比較儀 器中進(jìn)行，讓儀器指 零機(jī) 構(gòu),從而確定被測量等于 。該方法精度 。（被測量；已知標(biāo)準(zhǔn)量；比較； 達(dá)到平衡（指零）；已知標(biāo)準(zhǔn)量；較高）6. 偏差法是指測量儀表用 相對于,直接指出被測量的大小。該法測量 精度一般不高。（指針、表盤上刻度線位移）7. 微差法是和 的組合。先將被測量與一個 進(jìn)行,不足部分再用測出。（零位法；偏差法；已知標(biāo)準(zhǔn)量；比較；偏差法）8. 測量儀表指示值 程度的量稱為精密度。測量儀表指示值有規(guī)律地 程度的量 稱為準(zhǔn)確度。（不一致；偏離真值）9. 測量儀表的 精確度簡稱，是 和 的總和，以測量誤差的 來

8、表示。（精度；精密度；準(zhǔn)確度；相對值）10. 顯示儀表能夠監(jiān)測到被測量 的能力稱分辨力。（最小變化）第二章1. 金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)有什么不同？答：金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)主要是由于其幾何形狀的變化而產(chǎn)生的，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)則主要取 決于材料的電阻率隨應(yīng)變所引起的變化產(chǎn)生的。2. 直流測量電橋和交流測量電橋有什么區(qū)別？答：它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件，交流電橋用交流電源，適用于所 有電路元件。3. 采用阻值為120Q靈敏度系數(shù) K= 2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120Q的固定電阻組成電橋， 供橋電壓為4V,并假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為

9、1和1 000時，試求單臂、雙臂和全橋工作時的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。解：單臂時U 0 =K ;U，所以應(yīng)變?yōu)?時U4K ;U4 2 10q 1 n -6/V,應(yīng)變?yōu)?000 時044二2 10K U/Kt1 |4 2 10_3/V ;雙臂時 U 0 = ,K ；U以應(yīng)變?yōu)?時觀川U 0 =4=2 104,'yl2K U 4 2 106一，U 0 =4區(qū)10 /V , 應(yīng) 變 為 1000 時 應(yīng) 為22K U 4 2 10U0 = = 4X10 /V;全橋時 U 0 = KgU，所以應(yīng)變?yōu)?1 時 U 0 =8X10 /V ,22應(yīng)變?yōu)?000時應(yīng)為U 0 =8 X10乙

10、/V。從上面的計算可知：單臂時靈敏度最低， 雙臂時為其兩倍， 全橋時最高，為單臂的四倍。4. 采用阻值R= 120Q靈敏度系數(shù) K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片與阻值 R=120Q的固定電阻組成電橋，供 橋電壓為10V。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?1000時，若要使輸出電壓大于 10mV,則可采用何種工作方式（設(shè) 輸出阻抗為無窮大）？解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為n,故可得：_3K ;U 2 10 10U 0 = = 10 mVnn得n要小于2,故應(yīng)采用全橋工作方式。5. 如圖所示為一直流電橋，供電電源電動勢E= 3V, R3= R4 = 100Q , Ri和R為同型號的電阻應(yīng)變片, 其電阻均為50 Q，靈

11、敏度系數(shù) K=2.0。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強(qiáng)度梁同一截面的正反兩面。設(shè)等強(qiáng)度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)? 000,試求此時電橋輸出端電壓U0。RiI/ 71R2解：此電橋?yàn)檩敵鰧ΨQ電橋，故U。=以=2 3 由于 而引起導(dǎo)電材料 變化的現(xiàn)象，叫 應(yīng)變效應(yīng)。（變形；電阻；） 應(yīng)變片的初始電阻值 R有、和 等類型，其中最常用的是。 （60Q; 120Q; 200Q ; 350Q ; 600Q ; 1000 Q; 120 Q） 電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常有 和 兩大類。（線路補(bǔ)償法；應(yīng)變片自補(bǔ)償法） 應(yīng)變片線路補(bǔ)償法最常用的是 電橋補(bǔ)償法，它是將 應(yīng)變片和 應(yīng)變片接到電橋的 橋臂，利用它們對電橋輸出電

12、壓 這一原理，而引起溫度補(bǔ)償作用。（工作；補(bǔ)償；相鄰；不受溫度影響） 通常采用 或 作為電阻應(yīng)變片橋路。 該電路不僅沒有 ,而且 也比單臂應(yīng)變電橋時高，同時還能起 作用。（差動半橋；差動全橋；非線性誤差；電橋靈敏度；溫度補(bǔ)償） 應(yīng)變式傳感器是由 、和 組成的裝置。（彈性元件、電阻應(yīng)變片、附件） 應(yīng)變式傳感器按用途的不同，可分為 、傳感器等等。（力、壓力、 加速度） 1°一 = 15 /mV221. 電阻應(yīng)變片有 、和 等部分組成。其中 是應(yīng)變片的核心部分。（敏感柵；基片；覆蓋層；引線；敏感柵）2. 按 材料不同，電阻應(yīng)變片可分為 和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。前者的敏感柵有、和 三種類型。（

13、敏感柵；金屬；絲式；箔式；薄膜式）3. 當(dāng)前，制作絲式敏感柵最理想的材料是 ，它的主要優(yōu)點(diǎn)是： ; ; 和。（康銅；Ko大且恒定；p大；a??；工藝性好）第三章1. 試分析變面積式電容傳感器和變間隙式電容的靈敏度？為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應(yīng)注意什么問題？答：如圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖。當(dāng)動極板移動 x后，覆蓋面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為C= 8 (a- x) /d=C0- b x/d (1)電容因位移而產(chǎn)生的變化量為；b. ：x.：C =C _C0 = _ . ：x - _C0 da其靈敏度為k=c=_S.：x d可見增加b或減小d均可提高傳感器的靈敏度

14、。直線位移型電容式傳感器2. 為什么說變間隙型電容傳感器特性是非線性的？采取什么措施可改善其非線性特征2為與被測對象相連的活動極板。發(fā)生變化，從而改變了兩極板之間答：下圖為變間隙式電容傳感器的原理圖。圖中1為固定極板，當(dāng)活動極板因被測參數(shù)的改變而引起移動時，兩極板間的距離d的電容量Co一. -固定極板2-活動極板設(shè)極板面積為 A,其靜態(tài)電容量為 C,當(dāng)活動極板移動1x后，其電容量為C -d -x=Cox +_d_2x3當(dāng)x<<d時21 整1 貝uc =c0（1 +蘭）dd由式(1)可以看出電容量 C與x不是線性關(guān)系，只有當(dāng) x<<d時，才可認(rèn)為是最近似線形關(guān)系。同 時還

15、可以看出，要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙d過小時。但當(dāng)d過小時，又容易引起擊穿，同時 加工精度要求也高了。 為此,一般是在極板間放置云母、 塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來改善這種情況。 在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，可采用差動式結(jié)構(gòu)。1. 按工作原理的不同，電容式傳感器可分為 、和 三種類 型。第一種常用于測量 ，第二種常用于測量 ,第三種常用于測 量。（變間隙式；變面積式；變介電常數(shù)式；微小位移；角位移或較大的線位移； 物位）2. 變間隙式店容傳感器的初始間隙 d0越小，傳感器的靈敏度 K0、非線性誤差Yo, 以上說明，提高Ko與減小%。在實(shí)際應(yīng)用中，為使傳感器具有足夠大的 Ko值，通

16、常使, 如果還必須使？。具有足夠小的值，則還應(yīng)滿足 ，這就是它只能用于測量 的原理。（越大；越大；相矛盾； do減?。?竺小， do小；微小線位移） do3. 解決變間隙式電容傳感器提高Ko與非線性誤差 精間的矛盾，可采用 電容傳感器， 后者與前者相比，不僅靈敏度 ，而且非線性誤差也 。但是，它還受電容極板間 的限制，為此，常采用 的變間隙式電容傳感器。（差動式；提高一倍；降低；擊穿電 壓；部分固體介質(zhì)）4. 變面積式電容傳感器的電容增量Ac與動極板位移量 Ax的關(guān)系為Ac =檢，其靈C敏度K =三=。因此，該傳感器具有 輸出特性，即具有測量線位移的 和 .X靈敏度K為 等優(yōu)點(diǎn)。（臭；箜；線性

17、；范圍大；穩(wěn)定常數(shù)）d d5. 極板長度、極板間間隙、選介電常數(shù) 介質(zhì)，都可以提高變面積式 電容式傳感器的靈敏度。另外，采用 的變面積式電容傳感器，也可以達(dá)到提高靈敏度的 目的。（增加；減??；高；齒形極板第四章1. 影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是什么？答：影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是：傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)的對稱性、 磁性材料的殘余應(yīng)力、測量電路零點(diǎn)殘余電動勢等。2. 電渦流式傳感器的靈敏度主要受哪些因素影響？它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？答：電渦流式傳感器的靈敏度主要受導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激 勵電流頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離等因素影響

18、。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏 度高、測量范圍大、抗干憂能力強(qiáng)，特別是有非接觸測量的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。3. 如圖所示為一差動整流電路，試分析電路的工作原理。答：這是簡單的電壓輸出型，動鐵芯移動時引起上下兩個全波整流電路輸出差動電壓，中間可 調(diào)整零位，輸出電壓與鐵芯位移成正比。這種電路由二極管的非線性影響以及二極管正向飽和壓降 和反向漏電流的不利影響較大。1. 螺線管式差動變壓器主要由 、和 三部分組成。（線圈組合；活動銜鐵；導(dǎo)磁外殼）2. 螺線管式差動變壓器的線圈繞組按排列方式的不同可分為 、以及 等類型，通常采用的是和 。（一節(jié)式；二節(jié)式；

19、三節(jié)式；四節(jié)式；五節(jié)式；二節(jié)式；三節(jié)式）3. 差動變壓器在 輸出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓，其頻譜主要包括 和。該 電壓會造成傳感器再零點(diǎn)附近的靈敏度 、分辨率 和測量誤差。（基波；高次諧 波；降低；變差；增大）4 .差動整流式差動變壓器常用的 ，它是先把差動變壓器兩各次級線圈的 分別 整流，再將整流后的電流 成通路差動輸出。（測量電路；互感電勢；串接）5. 基于法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，塊狀金屬導(dǎo)體置于 磁場中或在磁場中的作 運(yùn)動時，導(dǎo)體將產(chǎn)生呈 的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流。（變化著；切割磁力線；渦旋狀）6. 電渦流式傳感器測量系統(tǒng)由 和 兩部分組成，兩者利用 來實(shí)現(xiàn)測試任務(wù)。（傳感器；被測體；磁場耦合

20、程度）7. 當(dāng)利用電渦流式傳感器測量位移時，只有在x/ras=的范圍內(nèi)，才能得到較好的 和較高的 。 （0.05-0.15;線性；靈敏度）8.填寫下表:電感式傳感器類型工作原理變隙式間隙變化土 a時，引起氣隙磁阻的改變，導(dǎo)致線圈電感的變化差動變壓器式被測非電量的變化，導(dǎo)致線圈互感的變化，其原理為變壓器原理電渦流式利用電渦流效應(yīng)原理第五章1 .為什么說壓電式傳感器只適用于動態(tài)測量而不能用于靜態(tài)測量？答：因?yàn)閴弘娛絺鞲衅魇菍⒈蛔訙y量轉(zhuǎn)換成壓電晶體的電荷量，可等效成一定的電容，如被測量為 靜態(tài)時，很難將電荷轉(zhuǎn)換成一定的電壓信號輸出，故只能用于動態(tài)測量。2. 壓電式傳感器測量電路的作用是什么琪核心是解

21、決什么問題 ？答：壓電式傳感器測量電路的作用是將壓電晶體產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，其核心是要解決 微弱信號的轉(zhuǎn)換與放大，得到足夠強(qiáng)的輸出信號。3. 一壓電式傳感器的靈敏度Ki= 10pC/ MPa，連接靈敏度 K2=0.008V/ pC的電荷放大器，所用的筆式記錄儀的靈敏度K3=25mm/V，當(dāng)壓力變化 p=8MPa時，記錄筆在記錄紙上的偏移為多少 ?解：記錄筆在記錄紙上的偏移為S=10 X 0.008 x 25X 8=16mm1. 石英晶體和壓電陶瓷多晶體具有 、效應(yīng)，利用它們的 效應(yīng)制成了電勢 型傳感器。（正；逆壓電；正壓電）2. 石英晶體的右旋直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，Z軸稱，該方向上 壓電效

22、應(yīng)；X軸 稱, 晶面上的壓電效應(yīng) ; Y軸稱，沿 Y軸方向上的 。（光軸（中性軸）；沒有；電軸；垂直于 X軸；最顯著；機(jī)械軸；受力面上不產(chǎn)生電荷）3. 沿石英晶片 X軸加力，在力作用的 上，產(chǎn)生 電荷，承縱向壓電效應(yīng)。石英晶體壓電式傳感器中主要用 效應(yīng)。它的特點(diǎn)是晶面上產(chǎn)生的 與 呈正比，而與 和 無關(guān)。（兩晶面；異性；縱向壓電；電荷密度；作用在晶面上壓強(qiáng)；晶片厚度；面積）4. 若沿石英晶體 Y軸方向加壓力，在 不出現(xiàn)電荷，電荷出現(xiàn)在 上, 只是 相反，稱橫向壓電效應(yīng)。（受力的兩個晶面上；沿 X軸加壓力的兩個晶面；電荷符 號；橫向壓電效應(yīng)）5. 壓電陶瓷是一種人工制造的 壓電材料，它是由無數(shù)細(xì)

23、微的單晶組成，他們都有自發(fā)形成 的。壓電陶瓷又叫 。（多晶；單晶；極化方向；鐵電體）6 .極化處理前的壓電陶瓷材料對外不顯 ，各向，不具有。（極化方 向；同性；壓電特性）7 .極化處理后的壓電陶瓷受到沿 的作用力時，其 隨之改變，因而在的平面上將出現(xiàn)電荷量的 。它的大小與壓電陶瓷的 和 的大小成正比。（極化方向；剩余極化強(qiáng)度；垂直于極化方向；變化；壓電系數(shù)；壓力）8 .壓電陶瓷的壓電系數(shù)比石英晶體的 。所以采用壓電陶瓷制作的壓電是傳感器，其 較高。但石英晶體的 性是其他壓電材料無法比的。（大得多；靈敏度；穩(wěn)定）9. 壓電元件是一個電壓很大的信號源， 它可以等效一個 和一個 并聯(lián)的等效電路。測量

24、中要求與其它配接的放大器具有 和。（電荷源；電容；高輸入阻 抗；低輸出阻抗）10. 電荷放大器是一個 ，高放大倍數(shù)的 ,其輸出電壓與壓電元件和 有關(guān)。（電容負(fù)反饋；運(yùn)算放大器；產(chǎn)生的電荷；反饋電容）11. 壓電式傳感器中， 常把兩片 的壓電片疊在一起， 其并聯(lián)法是兩壓電片的 粘 貼在一起，在兩邊電極， 增加一倍，電容也增加一倍；其串聯(lián)接法是兩壓電片的 粘在一起，因而上、下兩極板的電荷量與 相同，總?cè)萘繛?一半，輸出電壓 。（同型號；負(fù)極；正電極；電荷量；正極和負(fù)極；單片；單片時；增大一倍）12. 壓電式傳感器不能測量 被測量，更不能測量 。目前多用于 和動 態(tài)的力或壓力的測量。（頻率太低的；靜

25、態(tài)量；加速度）1. 光電效應(yīng)有哪幾種 ？與之對應(yīng)的光電元件各有哪些 ？答：光電效應(yīng)有外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種。基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電 管、光電倍增管等；基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等；基于光生伏特效應(yīng)的 光電元件有光電池等。2 .常用的半導(dǎo)體光電元件有哪些？它們的電路符號如何 ？答：常用的半導(dǎo)體光電元件有光敏二極管、光敏三極管和光電池三種。它們的電路符號如下圖所示：光敏三極管光敏二極管光電池4. 什么是光電元件的光譜特性 ？答：光電元件的光譜特性是指入射光照度一定時，光電元件的相對靈敏度隨光波波長的變化而變化，一種光電元件只對一定波長范圍的人射光敏感，

26、這就是光電元件的光譜特性。5. 光電傳感器由哪些部分組成 楸測量可以影響光電傳感器的哪些部分？答：光電傳感器通常由光源、 光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖所示。圖中中i是光源發(fā)出的光信號，中2是光電器件接受的光信號，被測量可以是Xi或者X2,它們能夠分別造成光源本身或光學(xué)通路的變化，從而影響傳感器輸出的電信號I。x1x2x36. 模擬式光電傳感器有哪幾種常見形式？答：模擬式光電傳感器主要有四種 。一是光源本身是被測物，它發(fā)出的光投射到光電元件上，光電 元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)，如圖a所示。這種型式的光電傳感器可用于光電比色高溫計和照度計；二是恒定光源發(fā)射的光通量穿過被測物，其中一部

27、分被吸收，剩余的部分投射到光電 元件上，吸收量取決于被測物的某些參數(shù)。如圖b所示。可用于測量透明度、混濁度；三是恒定光源發(fā)射的光通量投射到被測物上，由被測物表面反射后再投射到光電元件上，如圖c所示。反射光的強(qiáng)弱取決于被測物表面的性質(zhì)和狀態(tài)，因此可用于測量工件表面粗糙度、紙張的白度等；四是從 恒定光源發(fā)射出的光通量在到達(dá)光電元件的途中受到被測物的遮擋，使投射到光電元件上的光通量 減弱，光電元件的輸出反映了被測物的尺寸或位置。如圖d所示。這種傳感器可用于工件尺寸測量、振動測量等場合。a）被測量是光源b ）被測量吸收光通量 c）被測量是有反射能力的表面d ）被測量遮蔽光通量1 -被測物 2 -光電元

28、件 3 -恒光源7, 光敏電阻有哪些重要特性，在工業(yè)應(yīng)用中是如何發(fā)揮這些特性的？答：光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它的重要特性是在無光照 時阻值非常大，相當(dāng)于斷路，有光照時阻值變得很小，相當(dāng)于通路。在工業(yè)應(yīng)用中主要就是通過光 的變化來各種電路的控制。1. 的半導(dǎo)體表面上或 半導(dǎo)體上，的現(xiàn)象，稱為光生伏特效應(yīng)。（鍍有金屬膜；相接觸的兩種不同類型；受光照射產(chǎn)生電動勢）2. 光電池是基于 直接將 轉(zhuǎn)換成 的一種有源器件。（光生伏特效應(yīng)； 光能；電能）3. 硅光電池的光譜 比硒大。它的光照度與短路電流的關(guān)系呈 ,光照度與開路電壓的關(guān)系有 。使用硅光電池做測量變換元件時，最

29、好使其工作在 。它在溫度特性是指 與 隨 的特性。（光波長；線性；飽和期；接近短路工作狀態(tài)；短路電流；開路電壓；溫度變化）第七章1. 什么是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng) 獄說明熱電偶的測溫原理。答：熱電效應(yīng)就是兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，回路中就會產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度 有關(guān)。熱電偶測溫就是利用這種熱電效應(yīng)進(jìn)行的，將熱電偶的熱端插入被測物，冷端接進(jìn)儀表，就 能測量溫度。2. 試分析金屬導(dǎo)體產(chǎn)生接觸電動勢和溫差電動勢的原因。答：當(dāng)A和B兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時，由于兩者內(nèi)部單位體積的自由電子數(shù)目不同(即電子密度

30、不同)，因此，電子在兩個方向上擴(kuò)散的速率就不一樣?，F(xiàn)假設(shè)導(dǎo)體A的自由電子密度大于導(dǎo)體B的自由電子密度，則導(dǎo)體 A擴(kuò)散到導(dǎo)體 B的電子數(shù)要比導(dǎo)體 B擴(kuò)散到導(dǎo)體 A的電子數(shù)大。所以導(dǎo) 體A失去電子帶正電荷，導(dǎo)體 B得到電子帶負(fù)電荷，于是，在 A、B兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成一 個由A到B的電場。該電場的方向與擴(kuò)散進(jìn)行的方向相反，它將引起反方向的電子轉(zhuǎn)移，阻礙擴(kuò)散 作用的繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)擴(kuò)散作用與阻礙擴(kuò)散作用相等時，即自導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B的自由電子數(shù)與在電場作用下自導(dǎo)體 B到導(dǎo)體A的自由電子數(shù)相等時，便處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，A與B兩導(dǎo)體的接觸處就產(chǎn)生了電位差，稱為接觸電動勢。對于導(dǎo)體 A或B

31、,將其兩端分別置于不同 的溫度場t、姑中(t姑)。在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動能，向冷端移動，從而使熱端失 去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負(fù)電荷。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了一個由熱端指向冷端的靜電場。 該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移動，最后也達(dá)到了動態(tài)平衡狀態(tài)。這樣，導(dǎo) 體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將該電位差稱為溫差電動勢。3. 簡述熱電偶的幾個重要定律，并分別說明它們的實(shí)用價值。答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個熱電極材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電 動勢為零。根據(jù)這個定律，可以檢驗(yàn)兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻 性。二是中間導(dǎo)體定

32、律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則 回路中總的熱電動勢不變。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器， 也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。三是標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則 由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知。只要測得各種金屬與純伯組成的熱電偶的 熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為t、tn和tn、to時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)

33、和。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。4. 已知鐐銘騾硅(K)熱電偶的熱端溫度 t= 800C，冷端溫度t0= 25C,求E(t, to)是多少毫伏？鐐銘 -鐐硅熱電偶分度表查得 E(800 , 0)=33.275mV , E(25, 0)=1.024 mV解：由鐐銘-鐐硅熱電偶分度表可查得E(800, 0)=33.275mV , E(25, 0)=1.024 mV,故可得E(800, 25)=33.275-1.024=32.251mV5. 如圖5.14所示之測溫回路，熱電偶的分度號為K,毫伏表的示值應(yīng)為多少度 ？ 答：毫伏表的示值應(yīng)為(t-t2-60)C。1 .熱電偶是用 組成 而

34、成。當(dāng)兩個 處于,回路中便產(chǎn)生 。(兩種不同半導(dǎo)體或金屬；閉合電路；結(jié)點(diǎn)；不同溫度時；熱電動勢)2. 熱電勢的大小僅與 的性質(zhì)和 有關(guān)。熱電勢由 和溫差 電動勢兩部分組成。(導(dǎo)體材料；接觸點(diǎn)溫度；接觸電動勢)3. 熱電偶有兩個 極。測溫時，置于被測溫度場中的接點(diǎn)稱 ,置于恒定溫度場中的接點(diǎn)稱 。（熱電；熱端（或工作端，測量端）；冷端（或參考端，自由端）4. 接觸電勢是互相利用的兩種金屬中，由于 不同，引起 產(chǎn)生 的。的金屬，因 宏觀上帶正電； 的金屬，因 宏觀上 帶負(fù)電。（導(dǎo)體自由電子密度；自由電子擴(kuò)散；電子濃度大；擴(kuò)散失去電子；電子濃度??；得到電子）5 .溫差電勢是由于金屬 引起 而形成的。

35、 的一端為正極，的一端為負(fù)極。溫差電勢一般比接觸電勢小得多。（兩端溫度不同；熱擴(kuò)散；溫度高；溫度低）6. 由A、B導(dǎo)體組成的熱電偶，當(dāng)引入第三導(dǎo)體C時，只要,則C導(dǎo)體的接入對回路 無影響，這就是中間導(dǎo)體定律。（中間導(dǎo)體的兩端溫度相同；總熱電動勢）7. 如果導(dǎo)體C分別與熱電偶兩個熱電極 A B組成熱電偶，且保持三個熱電偶 分 別相同時，則熱電偶 A B的熱電勢 ，稱為。導(dǎo)體 C通常 用 制作。（兩端溫度；等于另外兩個熱電偶熱電動勢之差；標(biāo)準(zhǔn)電極定律；鉗）8. 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶國家已定型批量生產(chǎn)，同一型號的具有良好的 ，有統(tǒng)一的 , 并有與之 記錄和顯示儀表。（互換性；分度表；配套）9. 熱電偶按本身

36、結(jié)構(gòu)形式劃分有： 熱電偶、熱電偶、熱電偶。（普通； 鎧裝；薄膜）10 .普通熱電偶的熱電極是 金屬絲，兩熱電極之間 ,為了防止 有害介質(zhì)侵蝕，工業(yè)上使用的熱電偶一般都配有 。（一端焊接在一起兩根； 用絕緣管絕緣； 保護(hù)套管）11. 鎧裝熱電偶是將 、組合在一起，經(jīng)拉伸加工而成堅(jiān)實(shí)的組合體，該元件做得 、，易于 適于狹小地點(diǎn)的溫度測量。（熱電極；絕緣材料；保護(hù)套管；很細(xì)；很長；彎曲；狹小地點(diǎn)）12. 薄膜熱電偶是用真空蒸鍍等工藝將 材料沉積在絕緣基片上形成 而成。它的 測量端既 又，適于微小面積上的溫度測量。（熱電極；薄膜；??；薄；微小面 積上）13. 熱電偶的冷端處理方法有： 、法、法、法。（

37、0°恒溫；計算修正；電橋補(bǔ)償；冷端延長）14. 00C恒溫法是將熱電偶的 埋入 的保溫瓶中。該法是一個 較高的 方法，但是只適用于 。（冷端；0°C冰水混合物；準(zhǔn)確度；實(shí)驗(yàn)室）15. 計算修正法是熱電偶的冷端溫度保持在某一溫度tn條件下，熱端溫度為t時，測得熱電勢是，用 先查出E （Tn, 0）,則計算得 E （t , 0© =。再用查 得被測熱端溫度 t 值。（E （t ,tN）；分度表；E （tN,0）；E（t,tn）+E （tn ,0）；E （t,0）；分度表）16. 電橋補(bǔ)償法是當(dāng)熱電偶冷端溫度變化時，對熱電偶回路提供一個 ,其大小與 因 引起的變化相等，

38、而 相反，達(dá)到自動補(bǔ)償?shù)哪康模?從而保證 不變。電橋補(bǔ)償法是利用 電橋的輸出電壓，自動地補(bǔ)償熱電偶因 變化而引起的變化。（附加電動勢；回路熱電動勢；冷端 tN變化；方向；熱電回路輸出；不平衡；冷端溫度 tN； 熱電動勢）17 .冷端延長法是將 用 延長，將冷端引到 、的地點(diǎn)去。當(dāng)用于延長的電極的 與原來電極在低溫區(qū)段的 時，就不會影響測量結(jié)果。當(dāng)然，冷端延長法既不能使冷端溫度 ,對熱電偶回路內(nèi)的熱電勢 也。（熱電極（昂貴的熱電極）；熱電性能相近的導(dǎo)線（廉價的熱電極）；低溫；變化??；熱電特性；熱電特性相同或相近；恒0°C;不能起溫度補(bǔ)償）1. 金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體有個顯著差別在于金屬的電阻

39、率隨 而,而半導(dǎo)體的 電阻率隨 而 （少數(shù)除外）。（溫度升高；增加；溫度升高；減?。?. 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的 隨溫度變化 的特點(diǎn)制成的。（電阻值；幅度 大）3. 半導(dǎo)體中導(dǎo)電的是 ，其數(shù)目比金屬中自由電子數(shù)目 ，故其 大。溫 度升高后，載流子數(shù)目的增加隨溫度以 上升，半導(dǎo)體的電阻率也就隨溫度以 下降。（載流子；少得多；電阻率；指數(shù)規(guī)律；指數(shù)規(guī)律）4. 熱敏電阻的 與 的關(guān)系稱熱電特性，它近似符合 規(guī)律。（阻值；溫度； 指數(shù)函數(shù)）5. 隨著溫度的升高，電阻率 減小的電阻，稱 緩變型熱敏電阻。 由某些 的混合物制成。（隨溫度升高；負(fù)溫度系數(shù)；固體多晶半導(dǎo)體氧化物）6 .電阻率隨溫度的升高而增加

40、，但過某一溫度后 的電阻，稱 劇變型熱敏電阻。該類電阻材料是 ，在室溫下是半導(dǎo)體，所以又叫 。（急劇增加；正溫度 系數(shù)；陶瓷；半導(dǎo)體陶瓷）7. 當(dāng)溫度接近某一數(shù)值時，電阻率產(chǎn)生 的電阻，稱 熱敏電阻，它是鈕，機(jī) 磷和硫化銀系 經(jīng)燒結(jié)而成的 。（突變下降；臨界；混合氧化物；燒結(jié)體）8. 利用熱敏電阻測量，控溫或溫度補(bǔ)償時， 要小，使其工作在伏安特性曲線的 區(qū)段，從而保證熱敏電阻的阻值僅與 有關(guān)。熱敏電阻是一種 敏感元件。（測量電流；線性；環(huán)境溫度；熱）9. 居恢型和臨界型熱敏電阻不能用于 范圍內(nèi)的,但用于某一 范圍內(nèi)的控制 卻是十分優(yōu)良的。（寬；溫度控制；窄；溫度）第八章1 .氣敏元件屬于以化學(xué)

41、物質(zhì) 為檢測參數(shù)的化學(xué)敏感元件。（成分）2 .氣敏材料是 ，常溫下是 體。合成時，通過 的偏移和 雜質(zhì)缺陷制成 N型或P型半導(dǎo)體電阻。（金屬氧化物；絕緣；化學(xué)計量比）3. 氣敏電阻接觸被測氣體時，產(chǎn)生的 引起半導(dǎo)體中多數(shù)載流子 的變化，使 氣敏電阻 發(fā)生變化，從而感知被測氣體。（化學(xué)吸附；濃度；數(shù)值）4. 氣敏電阻常溫下吸附氣體主要是 。為了達(dá)到氣敏電阻的 ,需要對元 件本身加熱到適當(dāng)溫度，所以氣敏元件多數(shù)自備 。（物理吸附；化學(xué)吸附；電阻加 熱器）5. 氣敏電阻種類很多，按制造工藝上分，主要有 , 和。他們大多數(shù)工作在 以上，少數(shù)工作在常溫。（燒結(jié)型；薄膜型；厚膜型； 200 C）6. 燒結(jié)

42、型氣敏元件是將元件的 和 均埋在 氣敏材料中，經(jīng)加壓成型后低溫 而成。（電極；加熱器；金屬氧化物；燒結(jié)）7. 薄膜型氣敏元件是在石英或陶瓷的 上，采用真空鍍膜或?yàn)R射方法制成 薄膜 而成。（基片；金屬氧化物）8. 厚膜型氣敏元件是將氣敏材料與一定比例的硅凝膠混合成能夠印刷用的 ,再把它 用絲網(wǎng)印刷到已安放伯電極的氧化鋁 上，經(jīng)干燥燒結(jié)而成。（厚膜膠；基片）9. 用氣敏電阻元件的基本測量電路中有兩個電源，一個用于 ;另一個用于 。（加 熱；測量）第九章1. 濕敏電阻是一種 隨環(huán)境 的變化而變化的 元件。它由 ,電極和 組成。（阻值；相對濕度；濕敏；感濕層；絕緣基片 ）2. 濕敏電阻的感濕層，在吸收

43、了 后引起了兩極間 的變化。這樣就能直 接將 的變化轉(zhuǎn)換成 的變化。（環(huán)境中的水份；電阻；相對濕度；電阻值）3 .氯化鋰是一種 類材料。將它涂在 上，或用 性合成樹脂材料浸透氯化鋰，就構(gòu)成氯化鋰濕敏電阻。（吸濕性鹽；有機(jī)絕緣基片；多孔）第十章1. 什么是霍爾效應(yīng)? 答：在置于磁場的導(dǎo)體或半導(dǎo)體中通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現(xiàn)一個電勢差，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，是由科學(xué)家愛德文霍爾在1879年發(fā)現(xiàn)的。產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電壓。2.為什么霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料？答：因?yàn)樵贜型半導(dǎo)體材料中，電子的遷移率比空穴的大，且 H nW p,所以霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料。3. 霍爾靈敏度與霍爾元件厚度之間有什么關(guān)系？答：霍爾靈敏度與霍爾元件厚度成反比，Kh =1。nqd4. 集成霍爾傳感器有什么特點(diǎn)？答：集成霍爾傳感器的特點(diǎn)主要是取消了傳感器和測量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路 三位一體。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。此外，它具 有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。5. 寫出你認(rèn)為可以用霍爾傳感器來檢測的物理量。答：可以用霍爾傳感器來檢測的物理量有力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角 度、