【正文】 輸出電壓， 可以看出電荷放大器輸出電壓與電纜電容無關(guān)。為了使壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)，就必須進(jìn)行極化理。當(dāng)在X軸向施加壓力時(shí)，如圖225(a)所示，各晶格上的帶電粒子均產(chǎn)生相對(duì)位移，氧離子擠入兩個(gè)硅離子之間，而硅離子也擠入兩個(gè)氧離子之間，正電荷中心向B面移動(dòng)，負(fù)電荷中心向A面移動(dòng)，因而B面呈現(xiàn)正電荷，A面呈現(xiàn)負(fù)電荷。（4） 由題（1）～（3）可知雙臂電橋輸出靈敏度是單臂電橋的兩倍，電橋的相鄰兩個(gè)橋臂為應(yīng)變片工作橋臂時(shí)，感受的應(yīng)變必須是一個(gè)受拉，一個(gè)受壓，電橋才有輸出。（5）穩(wěn)定處理 粘接劑在固化過程中會(huì)膨脹和收縮，致使應(yīng)變片產(chǎn)生殘余應(yīng)力。但實(shí)際上，雖然用作電阻絲材料的銅、康銅溫度系數(shù)很小(大約在a=(～)/℃)， 但與所測應(yīng)變電阻的變化比較，仍屬同一量級(jí)。根據(jù)電橋電源的不同，電橋可分為直流電橋和交流電橋，可采用恒壓源或恒流源供電。等截面懸臂梁，梁上各處的變形大小不同，不便于粘貼應(yīng)變片。分類：變換力的彈性敏感元件和變換壓力的彈性敏感元件。傳感器所能測量的最大被測量（輸入量）的數(shù)值稱為測量上限，最小被測量稱為測量下限，上限與下限之間的區(qū)間，則稱為測量范圍。閾值通常又稱為死區(qū)、失靈區(qū)、靈敏限、靈敏閾、鈍感區(qū)，是輸入量由零變化到使輸出量開始發(fā)生可觀變化的輸入量的值。4. 傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)有哪些？其含義是什么？答：傳感器的靜態(tài)特性主要由線性度、靈敏度、重復(fù)性、遲滯、分辨力和閾值、穩(wěn)定性、漂移及量程范圍等幾種性能指標(biāo)來描述。例3： 1～3500kPa放大型應(yīng)變式絕對(duì)壓力傳感器；例4： 177。（2）第1級(jí)修飾語——被測量，包括修飾被測量的定語。組成：敏感元器件、轉(zhuǎn)換元器件、轉(zhuǎn)換電路及輔助電源。2. 傳感器的分類有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：傳感器常用的分類方法有兩種，一種是按被測輸入量來分，另一種是按傳感器的工作原理來分。（3）第2級(jí)修飾語——轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以“式”字。20g壓電式加速度傳感器。含義：線性度是傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離理論擬合直線的程度，又稱非線性誤差。穩(wěn)定性有短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。測量范圍可能是單向的（只有正向與負(fù)向）、也可能是雙向的、或雙向不對(duì)稱的和無零值的等。常用的變換力的彈性敏感元件有圓柱式、圓環(huán)式、懸臂梁、扭轉(zhuǎn)軸等。變截面懸臂梁（也稱等強(qiáng)度懸臂梁），梁上各處的截面不等，但沿整個(gè)長度方向上各處的應(yīng)變相等，便于粘貼應(yīng)變片。由于直流電橋比較簡單，交流電橋原理與它相似，所以我們只分析直流電橋的工作原理。如不補(bǔ)償，會(huì)引起很大測量誤差。為使應(yīng)變片的工作性能良好，還應(yīng)進(jìn)行一次穩(wěn)定處理，稱為后固化處理，即將應(yīng)變片加溫至比最高工作溫度高10～20℃，但不用加壓。8. 壓電式傳感器的工作原理是什么？壓電材料有哪些？答：壓電式傳感器的工作原理是壓電效應(yīng)，即某些晶體受一定方向外力作用而發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，相應(yīng)地在一定的晶體表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，外力去掉后，電荷消失。當(dāng)在X軸向施加拉力時(shí)，如圖225(b)所示，各晶格上的帶電粒子均沿X軸向外產(chǎn)生位移，因而A面呈現(xiàn)正電荷， B面呈現(xiàn)負(fù)電荷。即在一定的溫度條件下，對(duì)壓電陶瓷施加強(qiáng)電場，使極性軸轉(zhuǎn)動(dòng)到接近電場方向，規(guī)則排列，這時(shí)壓電陶瓷就具有了壓電性，在極化電場去除后，留下了很強(qiáng)的剩余極化強(qiáng)度。因此電纜可以很長，可長達(dá)數(shù)百米，甚至上千米，靈敏度卻無明顯損失。當(dāng)A、ε改變時(shí)，電容量C也隨之改變。當(dāng)變化時(shí)，電容量的相對(duì)變化約為 （235） 為了提高測量的靈敏度，減小非線性誤差，實(shí)際應(yīng)用時(shí)常采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)。利用電磁感應(yīng)將被測非電量(如壓力、位移等)轉(zhuǎn)換成電感量的變化輸出，再經(jīng)測量轉(zhuǎn)換電路，將電感量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，來實(shí)現(xiàn)非電量電測的。要形成電渦流必須具備兩個(gè)條件：（1）存在交變磁場；（2）導(dǎo)體處于交變磁場中。通過測量一定距離處被測物體發(fā)出的熱輻射強(qiáng)度來確定被測物的溫度。但易破碎，刻度微細(xì)不便讀取，不適于有振動(dòng)和容易受到?jīng)_擊的場合。4. 金屬熱電阻溫度傳感器常用的材料有哪幾種？各有何特點(diǎn)？熱電阻傳感器的測量電路有哪些？說明每種測量電路的特點(diǎn)。外界引線如果較長時(shí)，引線電阻的變化會(huì)使測量結(jié)果有較大誤差，為減小誤差，可采用三線制電橋連接法測量電路或四線制恒流源測量電路。組成回路的導(dǎo)體材料不同，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢也不一樣，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。溫度越高，接觸電勢也越大?？刹捎瞄_路熱電偶對(duì)液態(tài)金屬和金屬壁面進(jìn)行溫度測量，只要保證兩熱電極插入地方的溫度相同即可。（2）當(dāng)熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相同時(shí)，不論電極材料相同與否，回路總熱電勢均為零。常采補(bǔ)償方法： 0℃冷端恒溫法、冷端恒溫法、補(bǔ)償導(dǎo)線法（延引電極法）、電橋補(bǔ)償法。（1），計(jì)算被測點(diǎn)溫度t = ?（2）如果將A′、B′換成銅導(dǎo)線，此時(shí)，再求被測點(diǎn)溫度t = ? （3）將熱電偶直接插到熔融金屬同一高度來測量此點(diǎn)的溫度，是利用了熱電偶的什么定律？如果被測液體不是金屬，還能用此方法測量嗎？為什么？答：（1）當(dāng)A′、B′為補(bǔ)償導(dǎo)線，Cu為銅導(dǎo)線時(shí)。AD580是一個(gè)三端穩(wěn)壓器，其輸出電壓Uo = 。與接觸式溫度傳感器相比，具有以下特點(diǎn)：1）傳感器與被測對(duì)象不接觸，不會(huì)干擾被測對(duì)象的溫度場，故可測量運(yùn)動(dòng)物體的溫度，且可進(jìn)行遙測。 莫爾條紋有兩個(gè)重要的特性：（1）位移的方向性：當(dāng)指示光柵不動(dòng)，主光柵左右平移時(shí)，莫爾條紋將沿著指示光柵的方向上下移動(dòng)，查看莫爾條紋的上下移動(dòng)方向，即可確定主光柵左右移動(dòng)方向。感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，既和線圈的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，還和磁性體與線圈接觸時(shí)的磁性大小及變化率有關(guān)。振蕩與停振這兩種狀態(tài)經(jīng)檢測電路轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)輸出。.與此相仿，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線。由此可得管道的體積流量為：因此在要求快速響應(yīng)或入射光調(diào)制頻率（明暗交替頻率）較高時(shí)，應(yīng)選用硅光敏二極管。另外由于硅光敏晶體管的溫漂大，所以盡管光敏三級(jí)管靈敏度較高，但是在高精度測量中應(yīng)選擇硅光敏二極管。4. 簡述光電倍增管的工作原理。 圖550 光敏電阻式光控開關(guān)6. 試分析圖551所示光控自動(dòng)照明燈電路的工作原理。8. 光纖傳感器有哪兩種類型？光纖傳感器調(diào)制方法有哪些？答：根據(jù)工作原理不同，光纖傳感器可以分為傳感型和傳光型兩大類。對(duì)于遮斷式計(jì)數(shù)器，當(dāng)產(chǎn)品通過光電發(fā)射器與接收器之間時(shí)，產(chǎn)品擋住了光信號(hào)，接收器接收不到光信號(hào)，從而使輸出信號(hào)發(fā)生變化，信號(hào)的變化同樣以脈沖的形式輸出，通過計(jì)算光脈沖的個(gè)數(shù)就可以得到產(chǎn)品的數(shù)量。組成：發(fā)光器：由若干發(fā)光器件組成，發(fā)射紅外光線； 受光器：由若干受光器件組成，接受紅外光線，與發(fā)光器的發(fā)光器件一一對(duì)應(yīng)，形成保護(hù)光幕，產(chǎn)生通光、遮光信號(hào)，同時(shí)通過信號(hào)。主要組成：熱釋電傳感器+單片機(jī)+電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作過程：熱釋電傳感器檢測門口，如果有人進(jìn)來，傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)給單片機(jī)，這時(shí)候單片機(jī)去控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，打開玻璃大門。這樣，、兩端面因電荷積累而建立了一個(gè)電場,稱為霍爾電場。② 元件的長寬比對(duì)也有影響。因材料電阻率與載流子濃度和遷移率有關(guān)，霍爾系數(shù)，而電子的由于電子的有效質(zhì)量小，遷移率比空穴大，在同樣強(qiáng)度電場作用下，漂移速度大，所受洛倫茲力大，霍爾角大，霍爾效應(yīng)明顯，在很小磁場下，就可以觀察到霍爾效應(yīng)，所以霍爾元件一般采用型半導(dǎo)體材料。4. 磁敏二極管和磁敏晶體管有何特點(diǎn)？適用于什么場合？答：磁敏二極管是PN結(jié)型的磁電轉(zhuǎn)換元件，有硅磁敏二極管和鍺磁敏二極管兩種。在區(qū)的對(duì)面保持光滑的無復(fù)合的鏡面（I 區(qū)）。轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：圖623 6. 設(shè)計(jì)一個(gè)采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)，要求畫出磁路系統(tǒng)示意圖和電路原理簡圖，并說明其工作原理。更重要的是，由于超聲探頭與被測物體接觸時(shí)，在工件表面不平整的情況下，探頭與被測物體表面間必然存在一層空氣薄層。4. 比較微波傳感器與超聲波傳感器有何異同？解答：微波傳感器就是指利用微波特性來檢測一些非電量的器件和裝置。與微波傳感器類似，工作方式主要有兩種：當(dāng)超聲波發(fā)生器與接受器分別置于被測物兩側(cè)時(shí)，這種類型稱為透射型；當(dāng)超聲波發(fā)生器與接受器置于同側(cè)時(shí)，這種類型稱為反射型。例如：酶傳感器可以用于水質(zhì)監(jiān)測，酚是一類對(duì)人體有害的化合物，經(jīng)常通過煉油和煉焦等工廠的廢水排放到河流和湖泊中。解答：糖尿病的診斷。當(dāng)Pd吸附氫氣以后，使Pd的功函數(shù)下降，且所吸附氣體的濃度不同，功函數(shù)變化量也不同，這將引起MOS管的C—U特性向左平移（向負(fù)方向偏移），由此可測定氫氣的濃度。還有一種材料的電阻率隨著濕度的增加而增大，稱為正特性半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻。第十章 機(jī)器人傳感器1. 機(jī)器人主要有哪些種類？解答：機(jī)器人按照用途分類:（1）工業(yè)機(jī)器人 用于焊接、噴漆、組裝、搬運(yùn)、密封等行業(yè)。機(jī)器人通過傳感器實(shí)現(xiàn)類似于人的知覺作用。④傳感器的輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍很寬。在信號(hào)提取與傳遞中，噪聲信號(hào)常疊加在有用信號(hào)上，使有用信號(hào)發(fā)生畸變而造成測量誤差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)⒂杏眯盘?hào)淹沒其中，使測量工作無法正常進(jìn)行，這種由噪聲所造成的不良效應(yīng)被稱為干擾。外部噪聲的來源主要為電磁輻射，當(dāng)電機(jī)、開關(guān)及其它電子設(shè)備工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，雷電、大氣電離及其它自然現(xiàn)象也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。2. 動(dòng)靜態(tài)標(biāo)定對(duì)儀器設(shè)備的要求是什么？解答：對(duì)于動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)系統(tǒng)，除具備靜態(tài)標(biāo)定對(duì)儀器設(shè)備精度等級(jí)要求外，還必須具有足夠的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍。如：%，%～%之內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)傳感器的精度為：%，被校： %～ %。根據(jù)噪聲干擾必須具備的3個(gè)要素，檢測裝置的干擾控制方式主要是消除或抑制干擾源；阻斷或減弱干擾的耦合通道或傳輸途徑；削弱接收電路對(duì)干擾的靈敏度。因此系統(tǒng)就不可避免地會(huì)受到各種外界因素和內(nèi)在因素的干擾。輸出信號(hào)大小會(huì)受溫度的影響，有溫度系數(shù)存在。機(jī)器人傳感器一般可分為機(jī)器人外部傳感器（感覺傳感器）和內(nèi)部傳感器兩大類。（3）教育和電子游戲機(jī)器人 用于教育、研究、電子游戲等。6．簡述高分子電阻式濕度傳感器的工作原理。一般用一立方米空氣中所含水蒸氣的克數(shù)表示；相對(duì)濕度是表示空氣中實(shí)際所含水蒸氣的分壓（）和同溫度下飽和水蒸氣的分壓（）的百分比。第九章 化學(xué)物質(zhì)傳感器1．氣敏傳感器可以分為哪幾種類型？半導(dǎo)體氣敏元件是如何分類的？解答：根據(jù)傳感器的氣敏材料以及氣敏材料與氣體相互作用的機(jī)理和效應(yīng)不同主要可分為半導(dǎo)體式、固體電解質(zhì)式、電化學(xué)式、接觸燃燒式和其他類型。3．微生物傳感器分為哪幾種？各有何特點(diǎn)？解答：微生物的生存特性對(duì)氧氣有好氣性與厭氣性之分，其傳感器分為好氣性微生物傳感器和厭氣性微生物傳感器兩大類。應(yīng)用：測量運(yùn)動(dòng)物體的速度，如車速、船速、衛(wèi)星速度和流體的流速等。若利用接受天線接收到通過被測物或由被測物反射回來的微波，將它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后，即能顯示出被測量，這就是微波檢測過程。因此必須將接觸面之間的空氣排擠掉，使超聲波能夠順利的入射到被測介質(zhì)中。這樣鋼球每經(jīng)過傳感器表面一次，計(jì)數(shù)器就記錄一次，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)功能。在正向或反向磁場作用下，會(huì)引起集電極電流的減少或增加。當(dāng)通以正向電流后就會(huì)在P、I、N 結(jié)之間形成電流?；魻柧€性集成傳感器工作特點(diǎn)：這種線性型傳感器的輸出電壓與外加磁場強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，廣泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁場、電流等的測量、控制。但如果過大，載流子在偏轉(zhuǎn)過程中的損失將加大，使下降，通常要對(duì)式（66）加以形狀效應(yīng)修正：③ 霍爾電勢與控制電流及磁場強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)電場力（）與洛侖茲力大小相等時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。一個(gè)霍爾元件在一定的電流控制下，其霍爾電動(dòng)勢與哪些因素有關(guān)？ 答：霍爾效應(yīng)的概念：在置于磁場中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體內(nèi)通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電動(dòng)勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。檢測手是否處在危險(xiǎn)區(qū)域紅外光電傳感器輸出信號(hào)A 檢測手是否處在危險(xiǎn)區(qū)域?qū)ι涫焦怆婇_關(guān)輸出信號(hào)B0沖頭動(dòng)作手不在危險(xiǎn)區(qū)域晶體管開關(guān)電路輸出繼電器斷開1繼電器吸合沖頭不動(dòng)作手處在危險(xiǎn)區(qū)域在很多機(jī)器上，由于雙手的不協(xié)調(diào)或其它原因，一只手在起動(dòng)機(jī)器的同時(shí)，另一只手可能處于危險(xiǎn)區(qū)域，經(jīng)常出現(xiàn)安全事故。 （a）反射式 （b）遮斷式11. 根據(jù)圖547b所示的光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表的工作原理，如果轉(zhuǎn)盤的孔數(shù)為N，每秒鐘光電二極管的脈沖個(gè)數(shù)為f，試問轉(zhuǎn)速為每分鐘多少轉(zhuǎn)？圖547 光電式轉(zhuǎn)速計(jì)答：如果轉(zhuǎn)盤的孔數(shù)為N，每秒鐘光電二極管的脈沖個(gè)數(shù)為f，轉(zhuǎn)速可用下列公式計(jì)算：12. 沖床工作時(shí)，為保護(hù)工人的手指安全。圖516 光電池的光照特性9. 根據(jù)硅光電池的光電特性，在4000lx的光照下要得到2V的輸出電壓，需要幾片光電池？如何連接？答：如圖516 為光電池的光照特性。白天自然光線較強(qiáng)，光敏電阻器RG呈現(xiàn)低阻，它與RP的分壓低于30V（A點(diǎn)），觸發(fā)二極管截止，雙向可控硅無觸發(fā)電流，VT2呈斷開狀態(tài)，燈EL不亮。工作時(shí)在各電極之間加上規(guī)定的電壓。光電池：溫度特性是描述光電池的開路電壓UO和短路電流Isc隨溫度變化的特性。光電池：由于光電池受照射產(chǎn)生電子一空穴對(duì)需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)入射光的調(diào)制頻率太高時(shí)，光電池輸出的光電流將下降。第5章 光電傳感器1. 光電效應(yīng)有哪幾種？分別對(duì)應(yīng)什么光電元件？答：光電效應(yīng)大致可以分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光