【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度：指某一被測(cè)氣體的絕對(duì)濕度與同一溫度下水蒸氣已達(dá)到飽和的氣體的絕對(duì)濕度之比。 答：濕度傳感器是指能將濕度轉(zhuǎn)換為與其成一定比例關(guān)系的電信號(hào)輸出的器件或裝置，通常是由濕敏元件及轉(zhuǎn)換電路組成。種類：按輸出的電學(xué)量可分為電阻型、電容型和頻率型等；按照探測(cè)功能科分為絕對(duì)濕度型、相對(duì)濕度型；按材料可以分為陶瓷式、半導(dǎo)體式和電介質(zhì)、有機(jī)高分子式等；如果按水分子是否滲入固體內(nèi)可以分為“水分子親和力型”和“非分子親和力型”兩大類。答：半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸收式，被吸附的分子首先在表面物性自由擴(kuò)散，失去運(yùn)動(dòng)能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附出。當(dāng)半導(dǎo)體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力時(shí)，吸附分子將從器件奪得電子而變成負(fù)離子吸附，半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)電荷層。如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向器件釋放出電子，而形成正離子吸附。當(dāng)氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，還原型氣體吸附P型半導(dǎo)體上時(shí)，半導(dǎo)體的載流子減少，電阻值增大。當(dāng)還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上時(shí)，氧化型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時(shí)，半導(dǎo)體的載流子增多，電阻值下降。若氣體濃度發(fā)生變化，其組織也將變化。答：用以將附著在敏感元件表面的塵埃、油霧等燒掉，加速氣體的吸附，從而提高器件的靈敏度和響應(yīng)速度。 答：光在半導(dǎo)體中傳播時(shí)的衰減，是由于半導(dǎo)體帶加點(diǎn)字吸收管子而從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶的結(jié)果，這種吸收光子的過(guò)程稱為本征吸收。實(shí)驗(yàn)表明，波長(zhǎng)短的光子衰減較快，穿透深度較淺，而波長(zhǎng)長(zhǎng)的光子則能進(jìn)入硅的較深區(qū)域。通過(guò)進(jìn)一步的分析可以發(fā)現(xiàn)，淺的PN結(jié)有較好的的藍(lán)紫光靈敏度，深的PN結(jié)則有利于紅外靈敏度的提高。半導(dǎo)體色敏器件正是利用了這一特性。半導(dǎo)體色敏傳感器相當(dāng)于兩只結(jié)構(gòu)不同的光電二極管的組合。紫外光部分吸收系數(shù)大，經(jīng)過(guò)很短距離已基本吸收完畢。因此淺結(jié)的那只光電二極管對(duì)紫外光的靈敏度高。而紅外部分吸收系數(shù)小，這類波長(zhǎng)的光子則主要在深結(jié)區(qū)被吸收。因此深結(jié)的那只光電二極管對(duì)紅外光的靈敏度高。這就是說(shuō)，在半導(dǎo)體中的不同區(qū)域?qū)Σ煌ㄩL(zhǎng)分別具有不同的靈敏度。正是由于這一種特性使得這種器件可以用于不同顏色的識(shí)別，也就是可以用來(lái)測(cè)量入射波長(zhǎng)的波長(zhǎng)。半導(dǎo)體色敏傳感器具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)先對(duì)色敏器件進(jìn)行標(biāo)定，也就是說(shuō)測(cè)定不同波長(zhǎng)的光照射下器件中兩只光電二極管短路電流的比值。第七章答：紅外探測(cè)器種類有很多，按探測(cè)機(jī)理的不同，可分為“熱探測(cè)器”和“光子探測(cè)器”兩大類。 答：紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是將物體發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，紅外線輻射能的大小與物體本身的溫度相對(duì)應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的大小，可以確定物體的溫度。 答：按波在介質(zhì)中的傳播方向，超聲波可以分為縱波、橫波和表面波。超聲波的傳播速度主要與介質(zhì)密度和彈性特性有關(guān)。在固體介質(zhì)中，縱波、橫波及表面波三者的聲速間有一定的關(guān)系：通?？烧J(rèn)為橫波聲速為縱波的一半，表面波聲速為橫波聲速的90%。在氣體介質(zhì)中縱波聲速為344m/s，液體介質(zhì)中縱波聲速為900~1900m/s。 答：略答：光在纖芯和包層的界面上反復(fù)多次全反射，呈鋸齒波形狀在纖芯內(nèi)向前傳播，最后從光纖的另一端射出，從而實(shí)現(xiàn)了光在光纖內(nèi)的傳輸。入射角需要小于臨界角。 答：入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度α的正弦值就稱為光纖的數(shù)值孔徑（NA = sinα）。 答：略 答：光纖溫度傳感器主要由包括端部摻雜的光纖傳感頭、 Y型石英光纖傳導(dǎo)束、 超高亮發(fā)光二極管（LED）及驅(qū)動(dòng)電路、光電探測(cè)器、熒光信號(hào)處理系統(tǒng)和輻射信號(hào)處理系統(tǒng)組成。測(cè)量原理主要是利用部分物質(zhì)吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸?shù)墓庾V了解實(shí)時(shí)溫度。 答：略 答：按照記錄方式，核輻射探測(cè)器大體上分為計(jì)數(shù)器和徑跡室兩大類。它們利用了核輻射射線與物質(zhì)間相互作用，包括電離作用、散射與吸收等特性。 答：核輻射厚度傳感器又稱同位素厚度傳感器，它利用核輻射線進(jìn)行測(cè)量?？煞譃榇┩甘胶头瓷涫絻深悺４┩甘絺鞲衅饔赏凰睾溯椛湓春秃溯椛鋫鞲衅鹘M成。被測(cè)的塑料料板、紙板、橡皮板等材料在輻射源和傳感器之間經(jīng)過(guò)。當(dāng)射線穿過(guò)板材時(shí)，一些射線被板材吸收，使傳感器接收到的射線減弱。對(duì)于密度不變的材料，輻射吸收量隨厚度變化，因此可測(cè)出厚度。反射式核輻射厚度傳感器利用射線的彈性散射特性測(cè)量厚度。射線的反射強(qiáng)度是被測(cè)材料厚度的函數(shù)，因此測(cè)量反射強(qiáng)度就可確定厚度。 答：生物傳感器由生物敏感膜和變換器構(gòu)成，被測(cè)物質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用進(jìn)入生物敏感膜層，經(jīng)分子識(shí)別，發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)（物理、化學(xué)變化），產(chǎn)生物理、化學(xué)現(xiàn)象貨產(chǎn)生新的化學(xué)物質(zhì)，利用相應(yīng)的變換器將其轉(zhuǎn)換成量化的、可傳輸和處理的電信號(hào)。 答：將生物體內(nèi)具有奇特與敏感功能的生物物質(zhì)固定在基質(zhì)或載體上，就構(gòu)成了生物敏感膜。 答：生物敏感膜的固化是指將生物活性材料固定在載體（或稱基質(zhì)）上這一過(guò)程。常用的生物敏感膜固化技術(shù)主要有夾心法、吸附法、包埋法、供價(jià)連接法、交聯(lián)法。第八章答：垂直而均勻地作用在單位面積上的力稱為壓力。壓力可表示為p=F/S，在國(guó)際單位中壓力的單位為牛頓/平方米，用符號(hào)。壓力單位又稱為帕斯卡或簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)為Pa。因帕單位太小，工程上常用千帕或者兆帕表示。 解：容器頂部處的絕對(duì)壓力為容器底部處的絕對(duì)壓力為頂部和底部間的差壓為 答：彈簧管壓力計(jì)主要是利用彈簧管的形變通過(guò)變換放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指示機(jī)構(gòu)給出壓力示值。彈簧管壓力計(jì)主要由彈簧管、扇形齒輪、拉桿、底座、中心齒輪、游絲、表盤、指針、調(diào)節(jié)開口槽等組成。 答：為提高彈簧管壓力計(jì)靈敏度，可以采用多圈彈簧管。 答：雙波紋管式壓差計(jì)的波紋管內(nèi)充滿液體是為了用來(lái)傳遞壓力。答：諧振式壓力傳感器是靠被測(cè)壓力所形成的應(yīng)力改變彈性元件的諧振頻率，通過(guò)測(cè)量頻率信號(hào)的變化來(lái)檢測(cè)壓力。這種信號(hào)特別適合與計(jì)算機(jī)配合使用，組成高精度的測(cè)量、控制系統(tǒng)。 答：選擇壓力檢測(cè)儀表應(yīng)根據(jù)具體的情況，在滿足生產(chǎn)工藝對(duì)壓力檢測(cè)要求的情況下，本著節(jié)約的原則，合理地選擇壓力儀表的類型、量程、精度等級(jí)等。 解：設(shè)壓力表量程為A，則根據(jù)最大工作壓力有根據(jù)最小工作壓力用故根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為0~。由題意可知，被測(cè)壓力所允許的最大絕對(duì)誤差為 儀表精度等級(jí)的選取應(yīng)使得其最大引用誤差不超過(guò)允許測(cè)量誤差。對(duì)于測(cè)量范圍0~，其最大引用誤差為。 解：設(shè)壓力表量程為A，由題意可知。被測(cè)壓力平穩(wěn)變化故選取測(cè)量范圍為0~9MPa的壓力表。 ，故最大引用誤差為。 答：略。答：要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的壓力測(cè)量需要準(zhǔn)確的壓力儀表，并且根據(jù)具體被測(cè)介質(zhì)、管路和環(huán)境條件，選取適當(dāng)?shù)娜狐c(diǎn)、正確安裝引壓管路和測(cè)量?jī)x表。 答：壓力變送器的作用是將壓力傳感器的輸出通過(guò)一定的變送電路轉(zhuǎn)換成形式和數(shù)值范圍都符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。設(shè)所測(cè)差壓是xMPa，則解得。 答：感壓元件前的引壓管道和空腔的存在會(huì)引起壓力信號(hào)的衰減和相位滯后，這會(huì)使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的響應(yīng)速度大大低于傳感器的響應(yīng)速度，造成動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量的嚴(yán)重失真，因此必須予以考慮。第九章經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)主要有（1）華氏溫標(biāo)（2）攝氏溫標(biāo)；華氏溫標(biāo)定義：標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀溫度計(jì)，選取氯化銨和冰水混合物的溫度為零度，選取人體溫度為100度。水銀體積膨脹被分為100份，對(duì)應(yīng)每份的溫度為1華氏度，單位為“176。F”。攝氏溫標(biāo)定義：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰水混合物的溫度為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分為100等份，每等份為1℃。經(jīng)國(guó)際協(xié)議產(chǎn)生的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)，其指導(dǎo)思想是要它盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)，復(fù)現(xiàn)精度高，且使用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，制作較容易，性能穩(wěn)定，使用方便，從而使各國(guó)均能以很高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)該溫標(biāo)，保證國(guó)際上溫度量值的統(tǒng)一。把整個(gè)溫標(biāo)分成4個(gè)溫區(qū)，其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器如下：①—，用3He和4He蒸汽溫度計(jì)；②—，用3He和4He定容氣體溫度計(jì)；③—℃，用鉑電阻溫度計(jì)；④℃以上，用光學(xué)或光電高溫計(jì)。通常分為接觸式與非接觸式兩大類；特點(diǎn)見P209，表92。（1）優(yōu)良的熱電特性（2）良好的物理特性（3）優(yōu)良的化學(xué)性能（4）優(yōu)良的機(jī)械性能（5）足夠的機(jī)械強(qiáng)度和長(zhǎng)的使用壽命（6）制造成本低，價(jià)格比較便宜雙金屬溫度計(jì)的工作原理是利用二種不同溫度膨脹系數(shù)的金屬，為提高測(cè)溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀，當(dāng)多層金屬片的溫度改變時(shí)，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。由于螺旋卷的一端固定而另一端和可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的指針相連，因此，當(dāng)雙金屬片感受到溫度變化時(shí)，指針即可在一圓形分度標(biāo)尺上指示出溫度來(lái)。參見P212；通常用在測(cè)溫和控溫精度不高的場(chǎng)合。熱敏電阻和熱電阻相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：①靈敏度高，其靈敏度比熱電阻要大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)；②標(biāo)稱電阻有幾歐到十幾兆歐之間的不同型號(hào)、規(guī)格，可很好地與各種電路匹配，而且遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)幾乎無(wú)需考慮連線電阻的影響；③體積小(～ mm)，可用來(lái)測(cè)量“點(diǎn)溫”。④熱慣性小，響應(yīng)速度快，適用于快速變化的測(cè)量場(chǎng)合。⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，能承受較大的沖擊、振動(dòng)；采用玻璃等材料密封包裝后，可應(yīng)用于有腐蝕性氣氛等的惡劣環(huán)境；⑥資源豐富，制作簡(jiǎn)單、可方便地制成各種形狀，易于大批量生產(chǎn)，成本和價(jià)格十分低廉。熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種；比較見P ℃ 它的主要優(yōu)點(diǎn)是: ①測(cè)量范圍寬，鎧裝熱電偶規(guī)格多，品種齊全，適合于各種測(cè)量場(chǎng)合，在—200~160℃溫度范圍內(nèi)均能使用。②響應(yīng)速度快，與裝配式熱電偶相比，因?yàn)橥鈴郊?xì)，熱容量小，故微小的溫度變化也能迅速反應(yīng)，尤其是微細(xì)鎧裝熱電偶更為明顯，露端鎧裝熱電偶的時(shí)間常數(shù)只有 。③撓性好，安裝使用力便，鎧裝熱電偶材料可在其外徑5倍的圓柱體上繞5圈，并可在多處位置彎曲。 ④使用壽命長(zhǎng)，普通熱電偶易引起熱電偶劣化，斷線等事故，而鎧裝熱電偶用氧化鎂絕緣，氣密性好，致密度高，壽命長(zhǎng)。⑤機(jī)械強(qiáng)度，耐壓性能好，在有強(qiáng)烈震動(dòng)、低溫