发布时间 : 星期六 文章2.《传感技术》各章习题更新完毕开始阅读
第7章磁电式传感器
1.为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？
2.变磁阻式传感器有哪几种结构形式？可以检测哪些非电量？
3.磁电式传感器是速度传感器，它如何通过测量电路获得相对应的位移和加速度信号？ 4.什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？影响霍尔电势的因素有哪些？
5.集成霍尔器件有哪几种类型？试画出其输出特性曲线。
6.有一测量转速装置，调制盘上有100对永久磁极，N、S极交替放置，调制盘由转轴带动旋转，在磁极上方固定一个霍尔元件，每通过一对磁极霍尔元件产生一个方脉冲送到计数器。假定t=5min采样时间内，计数器收到N=15万个脉冲，求转速n=？转/分。
7.磁敏元件有哪些？（磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏晶体管）什么是磁阻效应？简述磁敏二极管、晶体管工作原理。
8.磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同？与霍尔元件在本质上的区别是什么？ 9.磁敏晶体管与普通晶体管的区别是什么？ 10．试证明霍尔式位移传感器的输出与位移成正比。
11．磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数？ 12. 霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？
13. 简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。
14.发电机是利用导线在永久磁铁的磁场中作旋转运动而发电的。无论负载怎样消耗这个电能，永久磁铁不会变弱，这是什么道理？
第7章磁电式传感器答案
11。答：
a.磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为电信号的一种传感器。 电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来测量的一种装置。
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b.磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。
c. 磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流、位移、压力、振动、转速。 12． 答：
a.霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
b.霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
c.温度补偿方法：分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。电桥补偿法 13.答：
一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感应强度为磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh。这种现象称为霍尔效应。霍尔组件多用N型半导体材料，且比较薄。霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围（输出电势变化）大、无触点，使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。 14．答：
发电机供应给负载的电能是，为转动这个发电机所供应得机械能（火力或水力）变换而来的能量。磁铁持有的能量未被消耗，所以磁铁不会变弱。
第8章光电式传感器
1.什么是外光电效应？内光电效应？光生伏特效应？光电导效应？ 2.光电器件中的光照特性、光谱特性分别描述的是光电器件的什么性能？ 3.试述光敏电阻、光敏晶体管、光电池的器件结构和工作原理。 4.当光源波长为0.8—0.9μm时宜采用哪种材料的光敏元件进行测量？ 5.叙述电荷耦合器件（CCD）的结构和存储电荷与转移电荷的工作过程。 6.光电传感器应用电路分析P144图8—29 ；P145图8—31 。
7.光纤传感器在位移测量中有哪些特点？反射光的光强弱对测量有哪些影响？ 8.求光纤n1=1.46， n2=1.45的NA值；外部n0=1时，求最大入射角θ=？。 9.功能型光纤传感器与非功能型光纤传感器有什么区别？各有哪些功能？ 10．使用光电耦合器组成下面的逻辑运算电路： A=B+C，A=B C
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11．求光纤n1=1.46n2=1.45的值。如光纤外部介质的n0=1，求最大入射角=？ 12. 光纤损耗是如何产生的？它对光纤传感器有哪些影响？
13. 光导纤维为什么能够导光？光导纤维有哪些优点？光纤式传感器中光纤的主要优点有哪些？
14。作为光波5μm红外线的传感器材料有哪些？ 15。作光电管的CdS材料和InSb晶体的性质差异是什么？ 16。在用光开关检测物体的系统中，指出输出电压的时间波形。
17.在用光开关检测物体的系统中，由受光器的受光次数，可计算通过输送带上物体的个数，那么，用输送带搬运两种高度的物体时，画出能分别计算两种高度的物体个数的系统组成图。 18.由光电二极管二维阵列组成面型传感器进行图像检测，对图像的分辨率由光电二极管的个数决定，试说明理由。
第8章光电式传感器答案
4.答：
当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。 5.答：
CCD是一种半导体器件，在N型或P型硅衬底上生长一层很薄的SiO2，再在SiO2薄层上依次序沉积金属电极，这种规则排列的MOS电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片,CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。 12.答：
①吸收性损耗：吸收损耗与组成光纤的材料的中子受激和分子共振有关，当光的频率与分子的振动频率接近或相等时，会发生共振，并大量吸收光能量，引起能量损耗。 ②散射性损耗：是由于材料密度的微观变化、成
分起伏，以及在制造过程中产生的结构上的不均匀性或缺陷引起。一部分光就会散射到各个方向去，不能传输到终点，从而造成散射性损耗。
③辐射性损耗：当光纤受到具有一定曲率半径的弯曲时，就会产生辐射磁粒。 a弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲
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b微弯曲：当把光纤组合成光缆时，可能使光纤的轴线产生随机性的微曲。 13.答：
光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。 优点：
a具有优良的传旋光性能，传导损耗小
b频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好 c能在恶劣的环境下工作，能进行远距离信号的传送
功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的波导，而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。 14．答：
有InSb,Hg0.8Cd0.2Te等材料。 15．答：
InSb光电管虽然响应速度快，但必须使用液体氮冷却。 16．答：
光进入受光器输出电压为0V，光不进入时，输出6V， 所以右图为所示波形。 17．答：
在运输带两边分别设置发光器A和B，受光器A'和B'。高度低的物体通过时，（下图（a）），受光器A'受光但B'不受光（表1中分别用符号Ο和Ⅹ表示）。若是高低物体，则A'和B'都不受光（表1中分别用Ⅹ和Ⅹ表示）。因此可得b图的体统组成图。受光时（符号Ο）输出是0V（L水平），不受光（符号Ⅹ）时输出是6V（H水平）。因此，表1变成表2 。结果，分别数一数输出a,b为L，H时（低的物体）或者H，H时（高的物体）即可。这是用逻辑电路和计数电路完成的。
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