loading增大。其结果是使传感器灵敏度在动圈速度的不同方向上具有不同的数值，因而传感器输出的基波能量降低而谐波的能量增加，既这种非线性特性同时伴随着传感器输出的谐波失真。
9.3试举一磁电式传感器的应用的例子，并画简图说明其工作原理。 答：任何非电量只要能转换成位移量的变化，均可利用霍尔式位移传感器的原理变换成霍尔电势。霍尔式压力传感器就是其中的一种。它首先由弹性元件将被测压力变换成位移，由于霍尔元件固定在弹性元件的自由端上，因此弹性元件产生位移时将带动霍尔元件，使它在线性变化的磁场中移动，从而输出霍尔电势。霍尔式压力传感器结构原理如图(a)所示。弹性元件可以是波登管或膜盒或弹簧管。图中弹性元件为波登管，其一端固定，另一自由端安装霍尔元件之中。当输入压力增加时，波登管伸长，使霍尔元件在恒定梯度磁场中产生相应的位移，输出与压力成正比的霍尔电势。
9.4什么是霍尔效应？为什么半导体材料适合于做霍尔元件？
答：霍尔效应为若在某导体薄片的两端通过控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，则，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，称为霍尔电势或霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。
霍尔系数:K=1/(n*q)式中,n为载流子密度,一般金属中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系数系数很小,霍尔效应不明显，而半导体中的载流子的密度比金属要小得多,所以半导体的霍尔系数系数比金属大得多,能产生较大的霍尔效,故霍尔元件不用金属材料而是用半导体!
9.5霍尔元件产生不等位电势的主要原因有哪些？怎样补偿？
答：不等位电势是一个主要的零位误差。造成不等位电势的主要原因是：在
制作霍尔元件时，不可能保证将霍尔电极焊在同一等位面上，如图9-13所示。此外，霍尔元件材料的电阻率不均匀，霍尔片的厚度、宽度不一致，电极与片子的
接
触
不
良
等
也
会
产
生
不
等
位
电
势
。
在分析不等位电势时，可以把霍尔元件等效为一个电桥，如图9-14所示。电桥的四个桥臂为r1、r2、r3、r4。若两个霍尔电极在同一等位面上时，r1=r2=r3=r4，则电桥平衡，输出电压U0为零。当霍尔电极不在同一等位面上时，四个桥臂电阻不相等，电桥处于不平衡状态，输出电压U0不为零。可见，补偿的方法就是让电桥平衡起来，一般情况下，采用补偿网络进行补偿，效果良好。
上图给出了几种常见的补偿网络。（a）（b）（c）（d）均为控制电流为直流的情况下的补偿。可见，虽然在电路上有所不同，但基本的补偿思想都是一致的，都是通过并联的可调电阻通过阻值的调整而使得电桥电阻达到平衡。
9.6温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？如何补偿？
答：霍尔元件与一般半导体器件一样，对温度的变化是很敏感的，这是因为半导体材料的电阻率、载流子浓度等都随温度而变化。因此，霍尔元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等也将受到温度变化的影响，从而给测量带来较大的误差。
为了减小测量中的温度误差、除了选用温度系数小的霍尔元件，或采取一些恒温措施外，也可使用以下的一些温度补偿方法；
1）采用恒流源提供控制电流和输入回路并联电阻 2）合理选择负载电阻
3）采用热敏电阻进行温度补偿
4）具有温度补偿及不等位电势补偿的典型电路
9.7若一个霍尔器件的KH=40mV/(mA〃T)，控制电流I=3mA，将它臵于10-4~0.5T变化的磁场中，它输出的霍尔电势范围多大？
解：由已知条件可知：
UHmax?KHIB?40?3?10?3?10?4?1.2?10?5VUHmax?KHIB?40?3?10?3?0.5?6?10?2V
?5?21.2?10V?6?10V 因此它输出的霍尔电势范围为
9.8简述霍尔式压力传感器的工作原理。
答：首先由弹性元件将被测压力变换成位移，由于霍尔元件固定在弹性元件的自由端上，因此弹性元件产生位移时将带动霍尔元件，使它在线性变化的磁场中移动，从而输出霍尔电势。霍尔式压力传感器结构原理如图(a)所示。弹性元件可以是波登管或膜盒或弹簧管。图中弹性元件为波登管，其一端固定，另一自由端安装霍尔元件之中。当输入压力增加时，波登管伸长，使霍尔元件在恒定梯度磁场中产生相应的位移，输出与压力成正比的霍尔电势。
9.9有一霍尔元件，其灵敏度KH=1.2mV/mA〃kGs，把它放在一个梯度为5kGs/mm的磁场中，如果额定控制电流是20mA，设霍尔元件在平衡点附近做±0.1mm的摆动，问输出电压范围是多少？
答：由已知条件可知：
UHmax?KHIB?1.2?5?20?10?3?0.12V
UHmax?KHIB?1.2?5?20?(?1)?10?3??0.12V
因此它输出的霍尔电势范围为?0.12V~0.12V。
9.10试设计一个霍尔电流传感器，画出结构原理图，并分析原理。 （略）
10.1光敏电阻、光电二级管和光电三极管是根据什么原理工作的？光电特性有何不同？
光敏电阻是一种基于半导体光电导效应、由光电导材料制成的没有极性的光电元件，也称为光导管。光电二级管根据反偏电压pn结光伏效应工作的探测器；光电三极管是根据无偏压pn结光伏效应工作的探测器；光敏电阻用于测光的光源光谱特性必须与光敏电阻的光敏特性匹配，要防止光敏电阻受杂散光的影响；光电三极管有电流放大作用，它的灵敏度比光电二极管高，输出电流也比光电二极管大，多为毫安级。
10.2 试拟定用光敏三极管控制的、用交流电压供电的明通与暗通直流电磁继电器原理图。
10.3 概括光纤弱导条件的意义。
从理论上讲，光纤的弱导特性是光纤与微波圆波导之间的重要差别之一。实际使用的光纤，特别是单模光纤，其掺杂浓度都很小，使纤芯和包层只有很小的折射率差。所以弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构，而且为制造提供了很大的方便。
10.4 利用斯乃尔定律推导出的临界角(n?1.33)的临界角
?0表达式，计算水与空气分界面
?0。
斯乃尔定理指出：当光由光密物质(折射率大)出射至光疏物质(折射率