红薇染露3、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了（ ） A．磁阻效应 B．压阻效应 C．正压电效应 D．逆压电效应
4、石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会（ ）
A．不产生压电效应 B．产生逆向压电效应 C．产生横向压电效应 D．产生纵向压电效应 （二）、填空题
1、压电式传感器可以等效为一个（ ）和一个（ ）并联，也可以等效为一个与（ ）相串联的电压源。
2、压电式传感器使用（ ）时，输出电压几乎不受连接电缆长度的影响。
3、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复成不带电的状态，这种现象称为（ ）；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称为（ ）效应。
第7章 磁敏式传感器
一、学习要求：
1、掌握电磁感应、霍尔效应的基本概念
2、掌握磁电感应式传感器的工作原理、分类、基本特性、测量电路 3、掌握霍尔式传感器的工作原理 二、知识回顾
1、磁电感应式传感器的基本工作原理、分类（恒磁通和变磁通式）。恒磁通式传感器分为动圈式和动铁式两种结构类型；变磁通磁电感应式传感器分为开磁路和闭磁路两种结构。 磁电感应式传感器可以直接输出感应电动势信号，不需要高增益放大器。磁电感应式传感器只用于测量动态量，可以直接测量线速度或角速度，在其测量电路中接入积分电路或微分电路后还可以测量位移或加速度。
2、霍尔效应：当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为霍尔效应。霍尔效应产生的电动势被称为霍尔电动势。 霍尔电动势UH??bUCBIBIB?RH?KHIB，也可以表示为：UH? neddl三、作业
7.5，7.6
（作业7.6）某霍尔元件的尺寸l, b, d分别是1.0cm,0.35cm, 0.1cm, 沿l方向通以电流I?1.0mA，在垂直lb面的方向加有均匀磁场B?0.3T，传感器的灵敏系数为22V/(A*T),试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。 解：UH?KHIB?22?1.0?10?3?0.3mV?6.6mV UH?vBb,vb?I?nevbd,n?UH6.6mV??2.2?10?4V/T B0.3TI?2.84?1020/m3 evbd四、习题 （一）、选择题
1、制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化銦，砷化銦，其原因是这些（ ）
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A．半导体材料的霍尔系数比金属的大 B．半导体中电子迁移率比空穴高 C．半导体材料的电子迁移率比较大
D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件
2、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（ ） A．位移 B．速度 C．加速度 D．光强 3、霍尔电动势与（ ）成反比。
A．激励电流 B．磁感应强度 C．霍尔元件宽度 D．霍尔元件厚度 二、填空题
1、霍尔元件的零位误差主要包括（ ）和（ ）。
2、霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与（ ）成反比。
第8章 热电式传感器
一、学习要求
1、熟练掌握热电效应、热电偶、热电阻、热敏电阻、接触电势、温差电势、工作端（热端）、自由端（冷端）、分度表等概念
2、掌握热电偶的测温原理、基本定律、热电偶的结构与种类、热电偶的冷端温度补偿、热电偶的测温电路。
3、掌握热电阻的温度特性，测量电路（两线制、三线制、四线制） 4、掌握热电阻和热电偶的分度表的使用方法 5、掌握热敏电阻的温度特性。 二、知识回顾
1、热电效应、热电偶、热电阻、热敏电阻、接触电势、温差电势、工作端（热端）、自由端（冷端）、分度表的概念。
2、热电偶的基本中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律、均质导体定律。 3、热电偶的测量电路：测量单点的温度、测量两点间的温度差（反极性串联）、测量多点的平均温度（同极性并联或串联）。
4、热电偶的冷端温度补偿方法主要有补偿导线法、冷端恒温法、冷端温度校正法、自动补偿法等。
5、热电阻最常用的材料是铂和铜，它们各自的特点；热电阻的测温线路（两线制、三线制和四线制）。
6、热敏电阻可分为三类，即负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度系数热敏电阻(CTR)。 三、作业题
8.1，8.3，8.5，8.7，8.8，8.9，8.10，8.12，8.15，8.17 四、习题 （一）、选择题
1、热电偶的基本组成部分是（ ）
A．热电极 B．保护管 C．绝缘管 D．接线盒
2、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（ ） A．补偿导线法 B．电桥补偿法 C．冷端恒温法 D．差动放大法 3、热电偶测量温度时（ ）
A．需加正向电压 B．需加反向电压 C．加正向、反向电压都可以 D．不需要电压
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4、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个基本定律（ ）
A．中间导体定律 B．中间温度定律 C．标准电极定律 D．均质导体定律 C．热惯性小 D．可测局部温度、便于远距离传送与集中检测 5、半导体热敏电阻包括（ ）
A．正温度系数热敏电阻 B．负温度系数热敏电阻 C．临界温度系数热敏电阻 D．非温度系数热敏电阻 （二）、填空题
1、热电动势来源于两个方面，一部分由导体的（ ）构成，另一部分是单一导体的（ ）。
2、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是（ ）定律。 3、热电阻最常用的材料是（ ）和（ ）。
6、热电阻引线方式有三种，其中（ ）适用于工业测量，一般精度要求的场合；（ ）适用于引线不长，精度要求较低的场合；（ ）适用于实验室测量，精度要求高的场合。
第9章 光电式传感器
一、学习要求：
1、掌握光电效应、内光电效应、外光电效应、亮电阻、暗电流、全反射、数值孔径、莫尔条纹、辩向与细分的概念。
2、掌握CCD图像传感器、光纤、光电式编码器和计量光栅的工作原理。 3、掌握二进制与循环码的相互转换方法。 二、知识回顾
1、光电式传感器的四种基本形式。光电效应及其分类、含义、典型器件；光电器件的工作原理、主要特性。
2、光电耦合器件（CCD）的特点、组成、基本功能；CCD的电荷转移原理。
3、光纤的结构、光纤的入射临界角、全反射的调节、光纤的数值孔径；光纤的分类及各自的特点；引起光纤传输损耗的主要原因；光纤传感器的基本工作原理。 4、光电式编码器的结构（码盘式和脉冲盘式）、工作原理；二进制码、循环码的相互转化方法；脉冲盘式编码器的辨向原理。
5、莫尔条纹的含义及其特点；计量光栅的分类、组成、辨向和细分技术。 三、作业
9.1，9.3，9.4，9.5，9.11，9.16，9.22，9.23，9.27 四、习题 （一）、选择题
1、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（ ）
A．伏安特性 B．光照特性 C．光谱特性 D．频率特性 2、下列关于光敏二极管和光敏晶体管的对比不正确的是（ ） A．光敏二极管的光电流很小，光敏晶体管的光电流则较大 B．光敏二极管与光敏晶体管的暗电流相差不大
C．工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏晶体管； D．光敏二极管的线性特性较差，而光敏晶体管有很好的线性特性
3、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和（ ）两个重要部件
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A．反光镜 B．透镜 C．光栅 D．光探测器 4、光纤传感器用的光纤主要有两种（ ）
A．单模光纤 B．多模光纤 C．单晶光纤 D．多晶光纤 5、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（ ）
A．光敏二极管 B．光电倍增管 C．光敏晶体管 D．固体激光器 6、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距（ ） A．与栅线宽度的成正比 B．与栅线间宽成正比 C．与夹角近似成正比 D．与栅距近似成正比
7、现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是0101，则码盘转动的角度可能会是（ ） A．45度 B．60度 C．90度 D．120度 8、计量光栅的特点是（ ）
A．计量精度高 B．成本低 C．非接触式 D．对环境要求不高 （二）、填空题
1、CCD的突出特点是以（ ）作为信号。
2、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的（ ）效应，这类元件有（ ）、（ ），第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的（ ），这类元件有（ ），第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向的电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 3、采用四位二进制码盘能分辨的角度为（ ）。 （三）、计算题
1、试计算n1=1.46, n2=1.45的阶跃折射率光纤的数值孔径。如光纤外部介质的n0=1,求最大入射角的值。
第10章 辐射与波式传感器
一、学习要求：（了解内容）
1、本章知识要点：红外辐射的含义。红外传感器的组成。红外探测器的分类：热探测器和光子探测器。热释电探测器、光子探测器的工作原理。
微波的特点与分类。微波传感器的基本测量原理（反射式和遮断式）、主要组成部分（微波发生器或称微波振荡器、微波天线及微波检测器）及其特点。 超声波的特性；压电式超声波传感器的工作原理。 二、知识回顾（略） （一）、选择题 1、在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（ ） A．微波区 B．微红外区 C．X射线区 D．极远红外区
2、红外技术广泛应用于工业、军事等领域中，以下应用目前采用了红外技术的有（ ） A．焊接缺陷的无损检测 B．疲劳裂纹探测 C．军事侦察 D．夜晚视觉功能 3、下列关于微波传感器的说法中正确的是（ ） A．不能用普通电子管与晶体管构成微波振荡器 B．可采用普通天线发射微波
C．用电流-电压特性呈线性的电子元件做探测微波的敏感探头
D．微波的绕射能力很好，在传输过程中受烟雾、灰尘等因素的影响较小
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4、以下属于非接触式传感器的有（ ）
A．微波传感器 B．红外传感器 C．超声波传感器 D．光纤传感器
5、若已知超声波传感器垂直安装在被测介质底部，超声波在被测介质中的传播速度为1480m/s，测量时间间隔为200?s，则物位高度为（ ）
A．296mm B．148mm C．74mm D．条件不足，无法求出 6、以下属于超声波测流量的方法有（ ）
A．时差法 B．相位差法 C．频率差法 D．多普勒法 （二）、填空题
1、红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线，但实际上它与其他光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物质，只要它的温度高于（ ），就会向周围空间辐射红外线。
2、根据波长特征，微波可以细分为（ ）、（ ）和（ ）三个波段。
综合设计分析题
1、下图为一圆柱形弹性元件的应变式测力传感器结构示意图。已知弹性元件横截面积为S，弹性模量为E，应变片初始电阻值（在外力F=0时）均相等，电阻丝灵敏系数为K0，泊松比为?
（1）设计适当的测量电路（要求采用全桥电路），画出相应电路图， （2）推导桥路输出电压U0和外力F之间的函数关系式。（提示：?R??R，推导过程中可做适当近似处理）
（3）分析说明该传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路）
2、在如图所示的悬臂梁式测力系统中，在其中部的上下两面各贴两片电阻应变片。已知弹性元件各参数分别为l=30cm, t=3cm, x=0.5l, w=6cm, E?70?105Pa,电阻应变片灵敏系数K=2.5, 且初始电阻值（在外力F=0时）均为R0?100?。
（1）设计适当的测量电路，画出相应电路图；
（2）分析说明该传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路）；
（3）当悬臂梁一端受一向下的外力F=1N作用时，试求四个应变片的电阻值（提示：
?x?6(l?x)； F）
WEt2（4）若桥路供电电压为直流15V时，计算传感器的输出电压及其非线性误差。
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l x R1, R3 t R2, R4 F
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