傳感器與檢測技術-開卷簡答題

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上1、 光生伏特效應如何產生？答：當光照射到距表面很近的PN節(jié)時，如果光能足夠大，光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，電子就能從價帶躍遷到導帶，成為自由電子。 由于光生電子、空穴在擴散過程中會分別于半導體中的空穴、電子復合，因此載流子的壽命與擴散長度有關。只有PN結距表面的厚度小于擴散長度，才能形成光電流產生光生電動勢。2、 什么是壓電效應？壓電傳感器有哪些？答：當某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時，在其表面上會產生電荷，這種效應成為壓電效應。壓電傳感器有壓電加速度傳感器、壓電諧振式傳感器、聲表面波傳感器。3、 當吸附膜是絕緣材料、導電體或金屬氧化物半導體時，SAW氣敏傳感器

2、的敏感機理？答：當薄膜是絕緣材料時,它吸附氣體引起密度的變化,進而引起SAW延遲線振蕩器頻率的偏移;當薄膜是導電體或金屬氧化物半導體膜時,主要是由于導電率的變化引起SAW延遲線振蕩器頻率的偏移。4、 簡說馬赫澤德(MachZehnder)干涉儀的工作原理。5、 簡述光纖傳感器的優(yōu)點？1. 具有很高的靈敏度2. 頻帶寬動態(tài)范圍大3. 可根據實際情況做成各種形狀4. 可以用很相近的技術基礎構成傳感不同物理量的傳感器，這些物理量包括聲場、磁場、壓力、溫度、加速度、轉動、位移、液位、流量、電流、輻射等等。5. 便于與計算機和光纖傳輸系統(tǒng)相連，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的遙測和控制。6. 可用于高溫、高壓、強磁干擾、

3、腐蝕等各種惡劣環(huán)境。7. 結構簡單、體積小、重量輕、耗能少。6、 相位跟蹤系統(tǒng)是由什么組成的并簡述它的功能？相位跟蹤系統(tǒng)是由電路系統(tǒng)和光纖相位調制器組成的。1. 抵消任何不必要的大的低頻相位漂移，使干涉儀保持平衡，2. 提供保證干涉儀在正交狀態(tài)下工作的相移。7、 什么叫安時特性 流過熱敏電阻的電流與時間的關系，稱為安時特性8、 數(shù)值孔徑的定義 光從空氣入射到光纖輸入端面時，處在某一角錐內的光線一旦進入光纖，就將被截留在纖芯中，此光錐半角的正弦稱為數(shù)值孔徑9、 什么叫絕對濕度 在一定溫度和壓力條件下，單位體積的混合氣體中所含水蒸氣的質量為絕對濕度10、 光纖優(yōu)點：1抗電磁干擾能力強2柔軟性好3光

4、纖集傳感與信號傳輸與一體，利用它很容易構成分布式傳感測量11、 光纖分類：一功能型光強度調制型光相位調制型光偏振態(tài)調制型二非功能型光線位移傳感器光纖溫度傳感器12、 光導纖維為什么能夠導光？光導纖維有哪些優(yōu)點？光纖式傳感器中光纖的主要優(yōu)點有哪些？答：光導纖維工作的基礎是光的全內反射，當射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時，就會在光纖的接口上產生全內反射，并在光纖內部以后的角度反復逐次反射，直至傳遞到另一端面。優(yōu)點： a具有優(yōu)良的傳旋光性能，傳導損耗小 b頻帶寬，可進行超高速測量，靈敏度和線性度好 c能在惡劣的環(huán)境下工作，能進行遠距離信號的傳送功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的波導，而

5、且具有測量的功能。它可以利用外界物理因素改變光纖中光的強度、相位、偏振態(tài)或波長，從而對外界因素進行測量和數(shù)據傳輸。優(yōu)點：抗電磁干擾能力強；靈敏度高；幾何形狀具有多方面的適應性，可以制成任意形狀的光纖傳感器，可以制造傳感各種不同物理信息的器件；光纖傳感器可用于高壓，電氣噪聲，高溫，腐蝕或其他惡劣環(huán)境；而且具有與光纖遙測技術的內在相容性。13、 簡述振幅型和相位型光纖傳感器的原理。振幅型傳感器的原理：待測的物理擾動與光纖連接的光纖敏感元件相互作用，直接調制光強。相位型傳感器的原理：在一段單模光纖中傳輸?shù)南喔晒猓虼郎y物理場的作用，產生相位調制。14、 簡述半導體氣敏器件的分類和它們的代表性被測氣體

6、分別是什么？分為電阻型和非電阻型兩大類。電阻型可分為1）表面電阻控制型，其代表性被測氣體為可燃性氣體；2）體電阻控制型，其代表性被測氣體為乙醇、可燃性氣體和氧氣；非電阻型又可分為1）表面電位，其其代表性被測氣體為硫醇；2）二級管整流特性，其代表性被測氣體為氫氣、一氧化碳、乙醇3）晶體管特性，其代表性被測氣體為氫氣和硫化氫。15、 簡述光纖傳感器的優(yōu)點。1）與其他傳感器相比，它具有很高的靈敏度2）頻帶寬動態(tài)范圍大3）可根據實際需要做成各種形狀4）可以用很相近的技術基礎構成傳感不同物理量的傳感器，這些物理量包括聲場、磁場、壓力、溫度、加速度、轉動（陀螺）、位移、液位、流量、電流、輻射等等5）便于與

7、計算機和光纖傳輸系統(tǒng)相連，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的遙測和控制6）可用于高溫、高壓、強電磁干擾、腐蝕等各種惡劣環(huán)境7）結構簡單、體積小、重量輕、耗能少16、 什么是紅限頻率？答：光電效應能否產生，取決于光子的能量是否大于該物質表面的電子逸出功。這意味著每一種物質都有一個對應的光頻閾值。17、 電阻應變計產生溫度誤差的原因是？答：（1） 敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化。（2） 試件材料與應變絲材料的線膨脹系數(shù)不一，使應變絲產生附加變形而造成的電阻變化。18、 什么叫線性度？其定義為: 傳感器的輸出輸入校準曲線與理論擬合直線之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出之比, 稱為該傳感器的“非線性誤差”或稱“線性度”

8、, 也稱“非線性度”。 通常用相對誤差表示其大小: 19、 簡說光電倍增管的工作原理。答;利用二次電子釋放效應，將光電流在管內部進行放大。所謂二次電子釋放效應是指高速電子撞擊固體表面，再發(fā)射出二次電子的現(xiàn)象。20、 簡述溫度補償方法有哪些？: (1)電橋補償法。 (2)輔助測溫元件微型計算機補償法。 (3)應變計自補償法。 (4)熱敏電阻補償法。 21、 電阻應變計產生溫度誤差的原因是？答：（1） 敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化。（2） 試件材料與應變絲材料的線膨脹系數(shù)不一，使應變絲產生附加變形而造成的電阻變化。22、 簡說光電倍增管的工作原理。答：利用二次電子釋放效應，將光電流在管內部進

9、行放大。所謂二次電子釋放效應是指高速電子撞擊固體表面，再發(fā)射出二次電子的現(xiàn)象。23、 光纖傳感器所具有的特點？A. 與其它的傳感器相比，它具有很高的靈敏度。B. 頻帶寬動態(tài)范圍大。C. 可根據實際需要做成各種形狀。D. 可以用很相近的技術基礎構成傳感不同物理量的傳感器。E. 便于與計算機和光纖傳輸系統(tǒng)相連，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的遙測和控制F. 可用于高溫、高壓、強電磁波干擾、腐蝕等各種惡劣環(huán)境。G. 結構簡單、體積小、重量輕、耗能少。24、 溫度傳感器從使用上分為什么？各自有何不同。溫度傳感器從使用上大致分文接觸型和非接觸型兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測對象接觸，后者是使溫度傳感器與待測對象離開

10、一定距離，檢測從待測對象放射出的紅外線，從而達到測溫的目的。25、 簡單簡述下聲波傳感器簡寫SAW，是一種能量集中于媒質表面、沿表面?zhèn)鞑ァ⑵湔穹S深度呈指數(shù)衰減的彈性波。通常在壓電晶體的表面設置叉指換能器（IDT）來激勵和檢測聲波表面。SAW的傳感器主要的機理來達到檢測物理量、化學量、和生物量的目的26、 應變式傳感器與其他類型傳感器相比具有如下特點: (1)測量范圍廣、精度高。 (2)性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長。 (3)頻率響應特性較好。 (4)能在惡劣的環(huán)境條件下工作。 (5)易于實現(xiàn)小型化、整體化27、 數(shù)值孔徑（NA）的定義及其公式。答：光從空氣入射到光纖輸入端面時，處在某一角錐內的光線

11、一旦進入光纖，就將被截留在纖芯中，此光錐半角（）的正弦稱為數(shù)值孔徑。可導出 式中n1為鉛芯折射率，n2為包層折射率。 28、 晶體的壓電效應和反向壓電效應的定義。答：當某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時,在其表面上會產生電荷(束縛電荷),這種效應稱為壓電效應。壓電效應是可逆的,即晶體在外電場的作用下要發(fā)生形變,這種效應稱為反向壓電效應。29、 SAW氣敏傳感器選擇性吸附膜的要求是什么？ 答：首先,它需要對特定氣體有靈敏的選擇性和分辨率;其次,性能應穩(wěn)定可靠;第三,要有較快的響應時間并易于解吸恢復。30、 簡述半導體熱敏電阻的工作原理和主要特點。 答：（1）工作原理：由于熱運動(如溫度升高), 載流

12、子克服禁帶寬度(或電離能)引起導電,這種熱躍遷使半導體載流子濃度和遷移率發(fā)生變化,引起電阻率值發(fā)生變化。 （2）主要特點：靈敏度高 體型小 使用方便31、 半導體應變計有什么優(yōu)點？（1） 靈敏度高。比金屬應變計的靈敏度約大50-100倍。（2） 體積小，耗電?。?） 由于具有正、負兩種符號的應力效應，則可以用有正、負兩種符號應力效應的半導體應變計組成同一應力方向的電橋兩臂，提高靈敏度。（4） 機械滯后小，可測量靜態(tài)應變、低頻應變等。32、 簡述諧振式傳感器的優(yōu)點答：以數(shù)字輸出，不必經過A/D轉換就可以方便的與計算機相連，組成高精度的測量和控制系統(tǒng)，功耗少、穩(wěn)定性高。33、 簡述半導體熱敏電阻的

13、工作原理答：由于熱運動（譬如溫度升高），越來越多的載流子客服禁帶寬度（或電離能）引起導電。34、 光電倍增管工作原理答：是利用二次電子釋放效應，將光電流在管內部進行放大。所謂二次電子釋放效應是指高速電子樁基固體表面，再發(fā)射出二次電子的現(xiàn)象。35、 熱電型輻射傳感器答：熱電型輻射傳感器是指由于輻射熱引起無件溫度的微小變化，導致電阻一類的物理量度的變化，而達到測溫的目的。這類傳感器一般與波長無關。熱電型紅外傳感器的優(yōu)點是使用方便，缺點是響應速度慢，靈敏度低。36、 絕對濕度和相對濕度答：兩者的定義分別為：(1)絕對濕度:在一定溫度和壓力條件下，單們體積的混合氣體中所含水蒸氣的質量為絕對濕度。(2)

14、相對濕度:相對濕度是指氣體的絕對濕度與同一溫度下達到飽和狀態(tài)的絕對濕度的百分比。37、 半導體磁敏傳感器答：半導體磁敏傳感器是指電參數(shù)按一定規(guī)律隨磁性量變化的傳感器，常用的有霍爾傳感器和磁敏電阻傳感器。利用磁場作為媒介來檢測位移、振動、力、轉速、加速度、流量、電流、電功率等?？蓪崿F(xiàn)非接觸測量，并且不從磁場中獲取能量。38、 濕滯回線答：濕度傳感器在升濕和降濕往返變化時的吸濕和脫濕特性曲線不重合，所構成的曲線叫濕滯回線。39、 溫度系數(shù)答：溫度系數(shù)是反映濕度傳感器的感濕特征量相對濕度特性曲線隨環(huán)境溫度而變化的特征40、 光生伏特效應如何產生？答：當光照射到距表面很近的PN節(jié)時，如果光能足夠大，光

15、子能量大于半導體材料的禁帶寬度，電子就能從價帶躍遷到導帶，成為自由電子。 由于光生電子、空穴在擴散過程中會分別于半導體中的空穴、電子復合，因此載流子的壽命與擴散長度有關。只有PN結距表面的厚度小于擴散長度，才能形成光電流產生光生電動勢。41、 模式去除器的作用？答：吸收幾乎所有可能在光纖包層中傳播的光。首先保證只有纖芯光才能到達變形器中的光纖段，其次是保證吸收掉因采用變形器而進去包層中的任何纖芯光。42、 簡說薩格奈克(Sagnac)干涉儀的工作原理。見書本P108 圖4.2143、 光電效應可分為哪三種類型，簡單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎的光電傳感器。答：光電效應可分為：A. 外光

16、電效應：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。B. 內光電效應：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。C. 光生伏特效應：利用光勢壘效應，光勢壘效應指在光的照射下，物體內部產生一定方向的電動勢。光電池是基于光生伏特效應制成的，是自發(fā)電式有源器件。44、 簡述光敏電阻的特點：靈明度高 光譜響應范圍寬 體積小 重量輕 機械強度高 耐沖擊 抗過載能力強 耗散功率大 壽命長45、 箔式應變計與絲式應變計相比有什么優(yōu)點？答：（1）工藝上能保證線柵的尺寸正確、線條均勻，大批量生產時，阻值離

17、散程度小。（2）可根據需要制成任意形狀的箔式應變計和微型小基長的應變計。（3）敏感柵截面積為矩形，表面積大，散熱好，在相同截面情況下能通過較大的電流。（4）厚度薄，因此具有良好的可撓性，它的扁平狀箔柵有利于形變的傳遞。（5）蠕變小，疲勞壽命高。（6）橫向效營小。（7）便于批量生產，生產效率高。46、 應變計的零漂的定義以及產生零漂的原因？答：恒定溫度下，粘貼在試件上的應變計，在不承受載荷的條件下，電阻隨時間變化的特性稱為應變計的零漂。零漂的主要原因是，敏感柵通過工作電流后的溫度效應，應變計的內應力逐漸變化，粘接劑固化不充分等。47、 應變計溫度誤差產生的原因？ 答：產生溫度誤差的原因有兩點：（

18、1）敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化。（2）試件材料與應變絲材料的線膨脹系數(shù)不一，是應變絲產生附加變形而造成的電阻變化。48、 對光電器件靈敏度的理解？ 答：光電器件對輻射通量的反應成為靈敏度，也成為響應。反應用電壓或電流表示，對可將光常用的有流明靈敏度和勒克斯靈敏度。流明靈敏度Slm=光電流（A）/光通量（lm）勒克斯靈敏度Slx=光電流（A)/受光面照度（lx）49、 什么是傳感器的靈敏度靈敏度是描述傳感器的輸入量（一般為電學量）對輸入量（一般為非電學量）敏感程度的特性參數(shù)。其定義為：傳感器的變化值和相應的被測量（輸入量）的變化值之比，用公式表示為：K（x）=輸出量的變化值/輸入量的變化

19、值=y/x50、 光電效應可分為哪三種類型，簡單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎的光電傳感器。答：光電效應可分為：a) 外光電效應：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。b) 內光電效應：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。c) 光生伏特效應：利用光勢壘效應，光勢壘效應指在光的照射下，物體內部產生一定方向的電動勢。光電池是基于光生伏特效應制成的，是自發(fā)電式有源器件。51、 應變式傳感器與其他類型傳感器相比具有如下特點: (1)測量范圍廣、精度高。 (2)性能穩(wěn)定可靠,使用

20、壽命長。 (3)頻率響應特性較好。 (4)能在惡劣的環(huán)境條件下工作。 (5)易于實現(xiàn)小型化、整體化52、 簡說熱釋電效應答：當一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產生數(shù)量相等而符號相反的電荷。這種由于熱變化而產生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應。通常，晶體自發(fā)極化所產生的束縛電荷被空氣中附集在晶體外表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能顯示出來。當溫度變化時，晶體結構中的正、負電荷重心產生相對位移，晶體自發(fā)極化值就會發(fā)生變化，在晶體表面就會產生電荷耗盡。53、 什么是彈性敏感元件。答：傳感器中由彈性材料制成的敏感元件。在傳感器的工作過程中常采用彈性敏感元件把力、壓力、力矩、振動等被測參量轉換成應變量或位

21、移量，然后再通過各種轉換元件把應變量或位移量轉換成電量。54、 什么是熱釋電效應？答：由于溫度的變化，熱釋電晶體和壓電陶瓷等會出現(xiàn)結構上的電荷中心相對位移，使他們的自發(fā)極化強度發(fā)生變化，從而在它們的兩端產生異號的束縛電荷，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應。55、 金屬式應變片和半導體式應變片在工作原理上有什么不同？答：金屬應變片是通過變形改變絲柵的幾何尺寸，而它的電阻率一般不變，半導體應變片是基于壓阻效應而工作的，就是說沿半導體晶軸的應變，使它的電阻率有很大的變化，從而產生電阻變化。 56、 什么是電橋補償法？在被測試件上安裝一工作應變計，在另外一個于被測試件的材料相同，但不受力的補償件上安裝一補償應變

22、計。補償件于被測試件處于完全相同的溫度場內。測量時，使兩者接入電橋的相鄰臂上，由于補償片RB是與工作片R1完全相同的，且都貼在相同的試件上，并處于相同的溫度下，這樣，由于溫度變化使工作片產生的電阻變化R1t與補償片的電阻變化RBt相等，因此，電橋輸出Usc與溫度無關，從而補償了應變計的溫度誤差。57、 簡要說明光電倍增管的工作原理。光陰極在光子作用下發(fā)射電子，這些電子被外電場(或磁場)加速，聚焦于第一次極。這些沖擊次極的電子能使次極釋放更多的電子，它們再被聚焦在第二次極。這樣，一般經十次以上倍增，放大倍數(shù)可達到1081010。最后，在高電位的陽極收集到放大了的光電流。輸出電流和入射光子數(shù)成正比

23、。58、 簡要說明光電式傳感器的應用和特點: 光電傳感器是將光信號轉化為電信號的光敏器件，可用于檢測直接引起光強變化的非電量，如光強，輻射測溫，氣體成分分析等，也可用于測量能轉換為光量變化的其他非電量，如零件線度，表面粗糙度，位移，速度，加速度。具有非接觸，相應快，性能可靠等優(yōu)點。 59、 什么是傳感器？答：傳感器是與人的感覺器官相對應的元件。能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。60、 什么是零漂和蠕變？答：（1） 恒定溫度下，粘貼在試件上的應變計，在不承受載荷的條件下，電阻隨時間變化的特性稱為應變計的零漂。零漂的主要原因是，敏感柵

24、通過工作電流后的溫度效應,應變計的內應力逐漸變化，粘接劑固化不充分等。（2） 粘貼在試件上的應變計，保持溫度恒定，在某一恒定機械應變長期作用下，指示應變隨時間變化的特性，稱為應變計的蠕變。粘合劑的選用和使用不當，應變計在制造過程中產生的內應力等，是造成應變計產生蠕變的主要原因。61、 什么是光電效應？答：半導體材料的電學特性受到光的照射而發(fā)生變化。光電效應分為外光電效應和內光電效應，內光電效應又分為光電導效應和光生伏特效應。62、 簡述光敏電阻的結構原理。答：光敏電阻的工作原理是基于光電導效應：在無光照時，光敏電阻具有很高的阻值；在有光照時，黨光子的能量大于材料禁帶寬度，價帶中的電子吸收光子能

25、量后躍遷到導帶，激發(fā)出可以導電的電子-空穴對，使電阻降低；光線越強，激發(fā)出的電子-空穴對越多，電阻值越低；光照停止后，自由電子與空穴復合，導電性能下降，電阻恢復原值。63、 簡述應變計對粘貼劑的要求。答：有一定的粘結強度。能準確傳遞應變。蠕變小。機械滯后小。耐疲勞性能好。具有足夠的穩(wěn)定性能。對彈性元件和應變計不產生化學腐蝕作用。有適當?shù)膬Υ嫫凇休^大的溫度使用范圍。64、 傳感器技術發(fā)展迅速的原因答：（1）電子工業(yè)和信息技術促進了傳感器產業(yè)的相應發(fā)展 （2）政府對傳感器產業(yè)發(fā)展提供資助并大力扶植 （3）國防、空間技術和民用產品有廣大的傳感器市場 （4）在許多高新技術領域可獲得用于開發(fā)傳感器的

26、理論和工藝65、 干涉型光纖傳感器的基本原理？答：干涉型光纖傳感器的基本機理是：在一段單模光纖中傳輸?shù)南喔晒猓虼郎y能量場的作用，而產生相位調制。66、 相位跟蹤系統(tǒng)的功能？答：（1） 抵消任何不必要的大的低頻香味漂移，使干涉儀保持平衡；（2） 提供保證干涉儀在正交狀態(tài)下工作的相移。67、 什么是溫度系數(shù)？答：溫度系數(shù)是反映濕度傳感器的濕度特征量-相對濕度特征曲線隨環(huán)境溫度而變化的特征。68、 半導體氣敏器件的分類？答：目前研究和使用的半導體氣敏器件大體上可分為電阻式和非電阻式兩大類。電阻式又可分成表面控制型和體電阻控制型。非電阻式又可分為利用表面電位的、二極管整流特性的和晶體管特性的三種。6

27、9、 溫度傳感器的分類？答：溫度傳感器從使用上大致可分為接觸型和非接觸型兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測對象接觸，后者是使溫度傳感器與待測對象離開一定距離，檢測從待測對象放射出的紅外線，從而達到測溫的目的。70、 解釋彎曲損耗？答：彎曲損耗有兩種類型。一種類型是由整根光纖以給定尺寸的半徑彎曲所引起的，如把光纖繞在卷筒上可能引起的損耗。另一種類型稱為微彎損耗，是由于纖芯軸線方向的隨機變化引起的。它是由外力、纖芯或包層的不完整性、纖芯-包層界面的波動、微小的疵點等原因造成的。71、 什么是電阻應變效應？是指金屬導體的電阻在導體受力產生變形（伸長或縮短）時發(fā)生變化的物理現(xiàn)象。當金屬電阻絲受到軸向

28、拉力時，其長度增加而橫截面變小，引起電阻增加。反之，當它受到軸向壓力時則導致電阻減小72、 內光電效應分為幾種，簡述他們產生的原因？光電導效應：入射光強改變是物質導電率的物理現(xiàn)象叫光電導效應光生伏特效應：半導體材料吸收光能后，在PN節(jié)上產生電動勢的效應。73、 1差值法的優(yōu)點：35頁74、 2.光敏電阻的優(yōu)點：65頁75、 3.說出光電二極管的任意一種工作狀態(tài) ：71頁76、 4什么是光電導效應：53頁77、 5什么是選擇式自補償應變計 33頁78、 1、什么是傳感器的靈敏度靈敏度是描述傳感器的輸入量（一般為電學量）對輸入量（一般為非電學量）敏感程度的特性參數(shù)。其定義為：傳感器的變化值和相應的

29、被測量（輸入量）的變化值之比，用公式表示為K（x）=輸出量的變化值/輸入量的變化值=y/x79、 為什么PN結會產生光伏特效應光照到PN結上時，如果光能足夠大，光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，電子就能夠從低價帶躍遷到導帶，成為自由電子，二價帶則相應成為自由空穴。這些電子-空穴對在PN結的內部電場作用下，電子被推向N區(qū)外側，空穴被推向P區(qū)外側，使N區(qū)帶上負電，P區(qū)帶上整點。這樣，N區(qū)和P區(qū)之間就產生的電位差，于是PN結兩側便產生了光生電動勢。80、 什么是傳遞函數(shù)？在數(shù)學上的定義是什么？答： 初始值為零時，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。81、 傳感器存在靈敏度界限的原因？答：一個是輸

30、入的變化量通過傳感器內部被吸收，因而反應不到輸出端上去。第二個原因是傳感器輸出存在噪聲。82、 簡述相位跟蹤系統(tǒng)的功能答：相位跟蹤系統(tǒng)的功能:（1）抵消任何不必要的大的低頻相位漂移,使干涉儀保持平衡（2）提供保證干涉儀在正交狀態(tài)下工作的相移.相位跟蹤系統(tǒng)和光纖相位調制器組成。83、 分別說明接觸型半導體傳感器中半導體熱敏電阻、PN結型熱敏器件、PN集成溫度傳感器、半導體光纖溫度傳感器的優(yōu)缺點。答：(1)半導體熱敏電阻特點：靈敏度高，小型，使用方便缺點：互換性和穩(wěn)定性還不夠理想，非線性嚴重，不可在高溫下使用(2)PN結型熱敏器件優(yōu)點：體積小，反應快，線性較好，價格低廉，用途：電子儀器和家用電器的

31、過熱保護，簡單的溫度顯示和控制局限：只能用來測量150攝氏度以下的溫度(3)集成溫度傳感器反溫度傳感器與后續(xù)的放大器等用集成化技術制作在同一基片上而成的，集傳感與放為一體的功能器件。優(yōu)點：線性關系，精度高，使用方便。(4)半導體光纖溫度傳感器優(yōu)點：抗干擾性好，細，輕，能量損失小。84、 光電管的頻率響應是什么？ 答：光電管的頻率響應是指，一定頻率的調制光照射時，光電管輸出的光電流（或負載上的電壓）隨頻率的變化關系。85、 感濕靈敏度定義。 在某一相對濕度范圍內，相對濕度改變1%RH時，濕度傳感器感濕特性征量的變化值或百分率為感濕靈敏度，簡稱靈敏度，又稱濕度系數(shù)。86、 簡述壓電諧振傳感器工作原

32、理。壓電諧振式感器是利用壓電晶體諧振器的共振頻率隨被測物理量變化進行測量的87、 什么是傳感器？傳感器由哪三個部分組成？答：傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的便于應用的某種物理量的測量裝置。傳感器的組成：敏感元件直接感受被測量(非電量)能產生有確定關系的輸出量傳感元件又稱為變換器，一般情況它不直接感受被測量，而是將敏感元件的輸出量轉換為電量輸出的元件。變換電路能把傳感元件輸出的電量轉換為便于處理、傳輸、記錄、顯示和控制的有用電信號的電路。88、 什么是晶體壓電效應？請舉例說明。答：當某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時，在其表面上會產生電荷，這種效應稱為壓電效應。一些晶體當

33、不受外力作用時，晶體的正負電荷中心相重合，單位體積中的電距等于零，晶體對外不呈現(xiàn)極性，而在外力作用下晶體形變時，正負電荷的中心發(fā)生分離，這是單位體積的電鋸不再等于零，晶體表現(xiàn)出極性。另外一些晶體由于具有中心對稱的結構，無論外力如何作用，晶體正負電荷的中心總是重合在一起，因此這些晶體不會出現(xiàn)壓電效應。89、 什么是聲表面波？SAW傳感器主要有那些特性？答：聲表面波是一種能量集中于媒質表面、沿表面?zhèn)鞑?、其振幅隨深度指數(shù)衰減上網彈性波。SAW傳感器具有分辨率高、靈敏度搞、可靠、一致性好、制造簡單等優(yōu)點，而且由于它符合數(shù)字化、集成化和高精度的發(fā)展方向，國際上對其研究和開發(fā)十分重視，是當代傳感器的重要支

34、柱之一。90、 光敏電阻中什么是光電流，什么是亮電流，什么是暗電流？答：在溫室條件下，光敏電阻在全暗后經過一定時間測得的電阻值為暗電阻，此時給定工作電壓下流過光敏電阻的電流為暗電流。 光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻，此時流過的電流為亮電流。亮電流與暗電流的差為光電流。91、 簡述光敏電阻的結構原理？答：光敏電阻的工作原理是基于光電導效應：在無光照時，光敏電阻具有很高的而阻值；在有光照時，當光子的能量大于材料禁帶寬度，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導帶，激發(fā)出可以導電的電子-空穴對，使電阻降低。92、 簡要分析存在靈敏度界限的原因，并舉例說明。（5分）答：一是輸入的變化量通過

35、傳感器內部被吸收，反應不到輸出端上去，即內部損耗了。二是傳感器輸出存在噪聲，如果傳感器的輸出值比噪聲電平小，就無法把有用信號和噪聲分開。如果不加最起碼的輸入值是得不到有用的輸出值的。93、 傳遞函數(shù)有哪些功用？（5分）答：（1）傳遞函數(shù)的功用之一：在方塊圖中用作表示系統(tǒng)的圖示符號。 （2）另一方面,當組成系統(tǒng)的各個元件或環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)已知時,可以用傳遞函數(shù)來確定該系統(tǒng)的總特性,可用單個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的乘積表示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（3）對于復雜系統(tǒng)的求解, 我們可以將其化成簡單系統(tǒng)的組合, 其解則為簡單系統(tǒng)解的組合。94、 按傳播模式分類，光纖有幾種類型，它們的定義分別是？（1）：單模光纖：通常是指

36、階躍型光纖中的纖芯尺寸很小、光纖傳播的模式很少、原則上只能傳送一種模式的光纖。（2）：多模光纖：通常是指階躍型光纖中的纖芯尺寸較大、傳播的模式很多的光纖。3.數(shù)值孔徑的定義，公式以及它的意義？定義：光從空氣入射到光纖輸入端面時，處在某一角錐內的光纖一旦進入光纖，就將被截留在纖芯中。此時錐半角的正弦稱為數(shù)值孔徑。公式：意義：無論光源發(fā)射功率有多大，只有2張角之內的光功率被光纖接受傳播。95、 濕度的定義？絕對濕度：在一定溫度和壓力條件下，單位體積的混合氣體中所含水蒸氣的質量為絕對濕度。相對濕度：指氣體的絕對濕度與同一溫度下達到飽和狀態(tài)的絕對濕度的百分比。露點濕度：保持壓力一定而降溫，使混合氣體中

37、的水蒸氣達到飽和而開始結露或結霜時的濕度。96、 彎曲損耗有哪兩種類型？哪種光纖是根據光纖彎曲時纖芯中的光注入包層的原理研制成的。一種是整根光纖以給定尺寸的半徑彎曲引起的 二是由于纖芯軸線方向的隨機變化引起的。微彎光纖傳感器。97、 外差檢測的優(yōu)點是？答：對光強度波動和低頻噪聲不敏感。98、 壓電諧振式傳感器有哪五種？答：應變敏感型，熱敏感型，聲敏感型，質量敏感型，回轉敏感型99、 簡述光電池的工作原理。答：硅光電池是在N型硅片中摻入P型雜質形成一個大面積的PN結，上電極為柵狀受光電極，下電極為襯底鋁電極。柵狀電極能減少電極與光敏面的接觸電阻，增加透光面積。其上還蒸鍍抗反射膜，既減少反射損失，

38、又對光電池其保護作用。當光照射到PN結上時，如果在兩電極間串接負載電阻，則電路中便產生了電流。100、 光生伏特效應如何產生？答：當光照射到距表面很近的PN節(jié)時，如果光能足夠大，光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，電子就能從價帶躍遷到導帶，成為自由電子。 由于光生電子、空穴在擴散過程中會分別于半導體中的空穴、電子復合，因此載流子的壽命與擴散長度有關。只有PN結距表面的厚度小于擴散長度，才能形成光電流產生光生電動勢。101、 什么叫安時特性 流過熱敏電阻的電流與時間的關系，稱為安時特性102、 簡述半導體氣敏器件的分類和它們的代表性被測氣體分別是什么？分為電阻型和非電阻型兩大類。電阻型可分為1）表

39、面電阻控制型，其代表性被測氣體為可燃性氣體；2）體電阻控制型，其代表性被測氣體為乙醇、可燃性氣體和氧氣；非電阻型又可分為1）表面電位，其其代表性被測氣體為硫醇；2）二級管整流特性，其代表性被測氣體為氫氣、一氧化碳、乙醇3）晶體管特性，其代表性被測氣體為氫氣和硫化氫。設計題（20分，每個10分）1 依據已學知識設計一光纖位移傳感器（要求畫出框架圖，并解釋位移與輸出信號的關系）2 依據已學知識設計一種加速度傳感器（要求畫出結構圖并注明所用的敏感元件）3 用所學知識設計出一種壓力傳感器，說明他的工作原理？P103 圖4.10 光纖測壓傳感器 或者P151 圖6.264 光纖干涉儀有較高的靈敏度，具有

40、非常大的動態(tài)范圍等優(yōu)勢。利用集成電路技術和目前的電光技術起來，請畫出集成的邁克爾遜(Michelson)干涉儀，并寫出具體部件。5 依據已學知識設計一硒蒸發(fā)膜濕度傳感器（標明電極） 圖見書本P187 頁6 用熱釋電傳感器設計一個熱釋電報警器?7 CCD圖像傳感器的工作原理？8 依據已學知識設計一容器內液體重量傳感器9 依據已學知識設計一種熱釋電傳感器（要求畫出結構圖并注明所用的敏感元件）10 畫出你所認知的一種光電式傳感器，要求注明結構 如圖是光電管11 設計微彎光纖傳感器104頁12 依據已學知識設計一種筒式壓力傳感器（要求畫出結構圖并注明所用的敏感元件） 補償片工作片P13 依據已學知識設

41、計一應變式感器（要求畫出結構圖并注明所用的敏感元件）應變電阻1和4沉積在桿的凹面處應變電阻2和3沉積在桿的凸面處14 依據已學知識，設計一個用差動變壓式加速度傳感器來測量某測試臺平臺振動的加速度（只畫出原理圖）15 依據所學知識，設計一種實現(xiàn)自相關檢測傳感器（只畫出原理圖）16 依據已學知識設計一種零差法檢測的光纖相位傳感器（要求只畫出框架圖）17 依據已學知識設計一光纖磁傳感器（要求畫出框架圖，并解釋位移與輸出信號的關系）答：書本P121，圖4.3818 依據已學知識設計一種位移傳感器（要求畫出結構圖并注明所用的敏感元件）（5分）P101圖4.7（a）所示計算題（10分）1. 對于鋼材v=5000m/s,若要e=1時，對L=1mm的應變計，其允許的最高工作頻率多大？答： f=v（6e）1/2/l =5106（60.01）1/2/（1）=390kHz2. 某溫度傳感器特性方程為20dy/dt+5y=0.15x，其中y為輸出電壓（mV），