传感器作业及答案docx.docx

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传感器作业及答案docx

霍尔传感器

1.填空题

（1）霍尔传感器是利用霍尔效应来进行测量的。

通过该效应可测量电流的变化、磁感应强度的变

化和电流、磁感应强度的变化。

（2）霍尔传感器由半导体材料制成,金属和绝缘体不能用作霍尔传感器。

（3）当一块半导体薄片置于磁场中有电流流过时,电了将受到洛伦兹力的作用而发生偏转,在半

导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。

2.选择题

（1）常用（b）制作霍尔传感器的敏感材料。

a.金属b.半导体c.塑料

（2）下列物理量中可以用霍尔传感器来测量的是（a）。

a.位移量b.湿度c.烟雾浓度

（3）霍尔传感器基于（a）o

a.霍尔效应b.热电效应c.压电效应d.电磁感应

（4）霍尔电动势与（a,d）。

a.激励电流成正比b.激励电流成反比

c.磁感应强度成反比d.磁感应强度成正比

3.问答题

（1）什么是霍尔效应？

霍尔电动势与哪些因素有关？

答：

在半导体薄片两端通以控制电流L并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH（称为霍尔电势电压），这种现象称为霍尔效应。

霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。

如果流过的电流越大，则电荷量就越多，霍尔电动势越高；如果磁感应强度越强，电子受到的洛仑兹力也越大，电子参与偏转的数量就越多，霍尔电动势也越高。

此外，薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。

（2）如图7-15所示，简述液位控制系统的工作原理。

图7-15液位控制系统的工作原理

答：

根据图7-15可以看出，储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供，储存罐的液位增加，与之相通的偏管液位也升高，磁铁也随之升高，液位越高，磁铁越靠近霍尔传感器，磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强，霍尔集成电路输出的电压就越大，当储液罐的额液位达到最高液位时，电压将达到设定值，电磁阀关闭，使液体无法流入储液罐。

如果液位没有达到最高位，开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值，电磁阀不关闭，液体源继续输送液体，直到达到最高液位为止。

温度传感器

1.填空题

（1）物质的热电动势或阻值随温度变化的现象称为热电效应,利用这一效应制作的传感器称为一

温度传感器O

（2）热申,偶是由两种不同的材料制成的,主要是利用的不同,

产生接触电动势随温度的变化而变化，从而达到测温的目的。

（3）热电偶由两种不同的材料组成回路，组成热电偶的检测端称为热电极，热电偶所产生的输出称

为热电动势，热电偶能将温度信号转换为电动势变化。

（4）热电偶中的热电动势是山于相互接触的两个导体两端的电位差造成的,大小仅与导体材料、结点的温度有关。

（5）热电阻是基于电阻的热电效应进行温度测量的,热电阻大多山金属导体材料制成,随着温度的升高其阻值升高。

（6）热敏电阻山半导体材料制成,有负温度系数、正温度系数和临界温度系数

三种类型，对应的温度特性分别为正温度系数热敏电阻的电阻值随着温度的升高而呈阶跃性增高、负温度系数热敏电阻的电阻值随着温度的升高而呈阶跃性减小和临界温度系数热敏电阻的电阻值在超过某一温度后随温度的增加而激剧减小，具有很大的负温度系数。

2.选择题

（1）热电偶由（c）金属材料制作而成，将温度转化为热电动势。

a,一种b.两种相同c.两种不同

（2）温度传感器的测量是基于（a）。

d.压电效应

）即可。

d.放大电路

a.热电效应b.应变效应c.霍尔效应

（3）热电偶直接输出的是（b）,所以直接接（d

a.电阻值b.电压值c.桥式电路

（4）（c）的数值越大，热电偶的输出电动势就越大。

a.热端的温度b.冷端的温度

c.热端和冷端的温差d.热电极的电导率

（5）两种不同导体接点处产生的热电动势数值的大小取决于两利导体的（a）和（b）。

a.自由电子的密度b.接触的温度

c.导体的形状d.导体的尺寸

（6）热电阻能将温度转换为（a）。

a.电阻b.热电动势

（7）热敏电阻是利用（b）材料的电阻率随温度的变化而变化的性质制成的。

a.金属b.半导体c.绝缘体

（8）热电偶可以测量（b）o

a.压力b.温度c.热电动势d.电压

3.问答题

（1）什么是热电效应?

答：

将两种不同成分的导体组成一个闭合回路，当闭合回路的两个结点分别置于不同的温度场中时，回路中将产生一个电势，这种现象称为“热电效应”。

（2）比较热电偶与热电阻及热敏电阻的异同点。

答：

相同点：

都是测量温度参数

不同点：

热电偶是将温度的变化转化为电动势输出，而热电阻和热敏电阻则是将温度的变化转化为电阻的变化。

（3）简述热电偶能够工作的两个条件是什么？

答：

a、热电偶必须是由两种性质不同，但符合一定的要求的导体和半导体材料构成。

b、热电偶测量端和参考端之间必须有温差。

（4）使用热电偶测温时，为什么要连接补偿导线？

答：

在使用热电偶测温时，要求热电偶的参考端温度必须保持恒定。

由于热电偶一般做得比较短，尤其是贵金属材料制成的热电偶更短。

这样，热电偶参考端离被测对象很近，使参考端温度较高且波动很大。

所以，应该用较长的热电偶，把参考端延长到温度比较稳定的地方。

这种办法对于价格便宜的热电偶还比较可行，对于贵金属则很不经济，同时不便于敷设热电偶线。

考虑到热电偶参考端所处温度常在100笆以下，补偿导线在此温度范围内，具有与热电偶相同的温度-热电势关系，可以起到延长热电偶的作用，且价格便宜。

所以，在使用热电偶时要连接补偿导线。

（5）什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？

说明势电偶测温原理及其工作定律的应用。

分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。

6、热电偶测温时什么要进行冷端温度补偿，冷端温度补偿的方法有哪些？

答：

热电偶的分度表和根据分度表刻度的温度仪表，其分度都是指热电偶冷端处在0笆时的电动势，因此在实际测量中，应使冷端保持在0°C,如果冷端不是0笆，则需要用中间温度定律进行补偿。

方法：

补偿导线法、冰点槽法、计算修正法、调整仪表起始点法、冷端补偿电桥法

压电式传感器

1.填空题

（1）山于力的作用而使物体表面产生电荷，这种效应称为压电效应，制成的传感器称为压电式传

感器，一般采用作为传感器的材料。

（2）压电元件是一种力敏感元件,可以测量那些最终能转换为力的物理量:

。

（3）压电式传感器不能测量静态的被测的量,更不能测量零频率的信号，现在多用于测量动态

量。

（4）压电式传感器是基于某些压电材料的压电效应。

压电材料有：

石英晶体、压电陶瓷

、高分子材料。

（5）当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力，作用在压电晶片上，山于压电效应，在压电晶片两表面上就有电荷一产牛。

2.选择题

（1）压电晶体表面所产生的电荷密度与（c）=

a.晶体厚度成反比b.晶体面积成反比c.作用在晶体上的压力成正比

（2）压电片受力的方向与产生电荷的极性（b）=

a.无关b.有关

（3）前置放大电路具有（c）的功能。

a.放大b.转换阻抗c.放大与转换

（4）压电式加速度传感器是（d）信号的传感器。

a.适合测量任意b.适合测量直流c.适合测量缓变d.适合测量交流

3.问答题

（1）何为压电效应？

答：

压电元件受到一定方向的外力而产生变形，内部产生了电荷极化的现象，在元件的上下两表面便产生极性相反、大小相等的电荷，且电荷量和所受到压力的大小成正比。

外力的方向改变时，电荷的正负极性也随之发生变化。

去掉外力，元件又恢复到原来不带电状态，这种现象称为压电效应。

（2）压电式传感器能否用于静态测量？

为什么？

答：

由压电式传感器实际的等效电路可以看出，只有在外电路负载无穷大，且内部无漏电时，电压源才能保持长期不变；如果负载不是无穷大，则电路就会按指数规律放电。

这对于静态标定及低频准静态的测量极为不利，必然带来误差。

事实上，压电式传感器的内部不可能没有泄漏，外电路负载也不可能无穷大，压电元件只有在交变力的作用下，以较高频率不断地作用，电荷才能源源不断地产生并得以不断补充，以供给测量回路一定的电流。

从这个意义上讲，压电式传感器不适用于静态测量，只适用于动态测量。

（3）试述压电式传感器的工作原理。

答：

压电式传感器是由压电元件组成的自发电式传感器。

外力的方向改变时，电荷的正负极性也随之发生变化。

去掉外力，元件又恢复到原来不带电状态，这种现象称为压电效应。

如下图给出了某种压电元件在各种受力条件下所产生的电荷情况，从图中可以看出，元件表面电荷的极性与受力的方向有关。

压电效应把机械能转换为电能。

光电传感器

1.填空题

（1）光电式传感器的工作基础是次瓦效应，能将光信号的变化转换为电信号的变化。

（2）光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。

（3）常见的基于内光电效应的光敏元件有光敏电阻和光敏晶体管。

（4）光电开关是一种利用光电效应做成的开关。

根据检测方式的不同，光电开关可分为对射式、反射式2种类型。

（5）光电传感器可以检测出所收到的光信号的变化，然后借助光敏元件将光信号的变化转换成电信号,进而输出到处理器中进行处理以实现控制。

（6）光敏二极管工作在反向偏置状态下，即光敏二极管的正极接电源儿极，光敏二极管的负极接电源工极。

2.选择题

（1）光敏电阻的工作基础是（b）效应。

a.外光电效应b.内光电效应c.光生伏特效应

（2）光敏电阻在光照下，阻值（a）。

a.变小b.变大c.不变

（3）光敏二极管工作在（b）偏置状态，无光照时（c）,有光照时（d）。

a.正向b.反向c.截止d.导通

（4）光敏三极管与光敏二极管相比，灵敏度（a）o

a.高b.低c.相同

（5）以下元件中，属于光源的有（acde）,属于光电元件的有（bf）。

a.发光二极管b.光敏三极管c.光电池

d.激光二极管e.红外发射二极管f.光敏二极管

（6）光敏电阻上可以加直流电压，也可以加交流电压。

加上电压后，无光照射时，由于光敏电阻的阻值（大），电路中只有很（小）的暗电流；当有适当波长的光照射时，光敏电阻的阻值变（小），电路中电流也随之变（大），称为光电流。

根据光电流的大小，即可推算出入射光的强弱。

a.大b.小c.相同

（7）在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于（b）。

a.外光电效应b.内光电效应c.光电发射

（8）（b）一般用于光的测量、控制和光电转换。

a.发光二极管b.光敏电阻c.光电池d.激光二极管

（9）光电式传感器属于（b）传感器。

a.接触式b.非接触式

3.问答题

（1）光电效应有哪几种？

与之对应的光电元件有哪些？

答：

光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。

在光线的作用下，电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管和光电倍增管;在光线的作用下，物体的导电性能发生改变的现象称为内光电效应，基于内光电效应的光电元件有光敏电阻和光敏晶体管等；在光线的作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

（2）造纸厂经常需要测量纸张的“白度”以提高产品质量，请设计一个自动检测纸张“白度”的仪器，要求如下:

a.画出传感器光路图b.画出转换电路图c.简要说明工作原理

答：

如下图所示，当纸的颜色为白色时，光电传感器输出的电信号经电桥、放大后，与给定色质相比较，两者一致，输出电压为零，；当纸张的颜色不够白时，光敏晶体管收到的光信号会发生变化，其输出的电信号也随之变化，经电桥、放大后，与给定色质

相比较就有比较电压差输出。

（3）如图10-25所不，说明光电式传感器工作原理。

答:

该光电传感器属于被测物遮光型，被测物体置于光源（发射器）和光敏晶体管（接收器）之间，光源发出的光经过被测物时，被遮去其中一部分，使投射到光敏晶体管上的光信号的强度发生改变，输出的电信号发生相应变化。

应变式电阻传感器

1.填空题

（1）导体在受到外力作用变形时，其电阻也将随之变化,这种现象称为“应变效应”。

（2）应变式电阻传感器按材料的不同，可分为金属应变片电阻传感器、半导体应变片电阻传感器两大类。