【正文】 的P一N結(jié)，當(dāng)光照射在P一N結(jié)上時則在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動勢。它應(yīng)工作在電壓源狀態(tài)。9. 按照傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器的特點應(yīng)該選用哪種光纖（單模/多模），為什么？答：功能型(或稱物性型、傳感型)光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo)而且具有測量的功能。它可以利用外界物理因素改變光纖中光的強度、相位、偏振態(tài)或波長，從而對外界因素進行測量和數(shù)據(jù)傳輸?？煞譃檎穹{(diào)制型、相位調(diào)制型及偏振態(tài)調(diào)制型。多模單模皆可。非功能型(或稱結(jié)構(gòu)型、傳光型) 其光纖只是作為傳光的媒介，還需加上其它敏感元件才能組成傳感器。多模。10. Pt100和Cu50各代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測量電橋之三線、四線連接法的主要作用。分別代表鉑電阻熱電式傳感器（100Ω），銅電阻熱電式傳感器(50Ω). 熱電阻傳感器測量電橋之三線、四線連接法的主要作用是消除在熱電阻安裝的地方與儀表相距遠時，環(huán)境溫度變化時其連接導(dǎo)線電阻也變化所造成的測量誤差。11. 用鎳鉻鎳硅熱電偶測量爐溫，其儀表示值為600℃，而冷端溫度t0為65℃，則實際溫度為665℃，對不對？為什么？應(yīng)如何計算？答：對。查表知鎳鉻鎳硅熱電偶K=1，T=Tz+KTn=600+165=665℃12. 試列出你所學(xué)過的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測量，哪些用于接觸式測量，測量何種物理量？（各≥3種）答：非接觸式測量：⑴ 光纖傳感器：測量位移⑵ 光柵傳感器: 測量位移⑶ 霍爾傳感器: 測量位移接觸式測量：⑴ 熱電式傳感器：測量溫度⑵ 壓電式傳感器：測量壓力⑶ 應(yīng)變片式電阻傳感器：測量應(yīng)變13. 壓電式傳感器的前置放大器的作用是什么？電壓式與電荷式前置放大器各有何特點？答：作用是將輸出電壓放大，并與輸入電壓或輸入電流成正比。電壓放大器將壓電式傳感器的高輸出阻抗經(jīng)放大器變換為低阻抗輸出，并將微弱的電壓信號進行適當(dāng)放大，但其所接配的壓電式傳感器的電壓靈敏度將隨電纜分布電容及傳感器自身電容的變化而變化，而且電纜的的更換得引起重新標(biāo)定的麻煩。電荷放大器是一種具有深度電容負(fù)反饋的高增益運算放大器，其雖然允許使用很長的電纜，并且電容Ce變化不影響靈敏度，但它比電壓放大器價格高，電路較復(fù)雜，調(diào)整也比較困難。14. 什么是金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？請解釋它與金屬絲靈敏系數(shù)的區(qū)別。答： 應(yīng)變片一般做成絲柵狀，測量應(yīng)變時，將應(yīng)變片貼在試件表面上，試件的變形很容易傳到應(yīng)變片上。金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與金屬絲靈敏系數(shù)是不同的。第一，零件的變形是通過剪力傳到金屬絲上的。第二，絲沿長度方向承受應(yīng)變時，應(yīng)變片彎角部分也承受應(yīng)變，其截面積變大，則應(yīng)變片直線部分電阻增加時，彎角部分的電阻值減少，也使變化的靈敏度下降。因此，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬絲靈敏系數(shù)低。15. 溫度對光電流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需要進行溫度補償，此觀點正確否，為什么？答：不正確。因為半導(dǎo)體材料容易受溫度影響，而其直接影響光電流的值，所以還需要溫度補償裝置。16. 光纖損耗是如何產(chǎn)生的？ 答：①吸收性損耗：吸收損耗與組成光纖的材料的中子受激和分子共振有關(guān)，當(dāng)光的頻率與分子的振動頻率接近或相等時，會發(fā)生共振，并大量吸收光能量，引起能量損耗。②散射性損耗：是由于材料密度的微觀變化、成分起伏，以及在制造過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的不均勻性或缺陷引起。一部分光就會散射到各個方向去，不能傳輸?shù)浇K點，從而造成散射性損耗。③輻射性損耗：當(dāng)光纖受到具有一定曲率半徑的彎曲時，就會產(chǎn)生輻射磁粒。四、證明、分析、計算題1. 如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時R1受拉，R4受壓，ΔR=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時，橋路失去平衡，這時，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片電阻值的變化量。試證明：Ucd=（E/2）(ΔR/R)。證明： 略去的二次項,即可得2. 分析如圖所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動（x1,x2發(fā)生變化）時自感L變化情況。（已知空氣氣隙的長度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為μ，線圈匝數(shù)W不變）。解：， 又空氣隙的長度x1和x2各自變，而其和不變，另其他變量都不變故L不變6. 下面是熱電阻測量電路，試說明電路工作原理并計算⑴ 已知Rt是Pt100鉑電阻，且其測量溫度為T=50℃，試計算出Rt的值和Ra的值⑵ 電路中已知RRR3和E，試計算電橋的輸出電壓VAB。其中（R1=10KΩ，R2=5KΩ，R3=10KΩ，E=5伏）答：①該熱電阻測量溫度電路由熱敏電阻、測量電阻和顯示電表組成。圖中G為指示電表，RRR3為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過電阻分別為rrRg的三個導(dǎo)線和電橋連接，r2和r3分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時，只要它們的Rg分別接在指示電表和電源的回路中，其電阻變化也不會影響電橋的平衡狀態(tài)，電橋在零位調(diào)整時，應(yīng)使R4=Ra+Rt0為電阻在參考溫度（如0176。C）時的電阻值。三線連接法的缺點之一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點不穩(wěn)。在參考溫度（如0176。C）時，電橋處于平衡狀態(tài)： ② 7. 用鎳鉻鎳硅熱電偶測量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計相連接。在某時刻，此時電位差計所處的環(huán)境溫度為15℃，試求該時刻溫箱的溫度是多少度？ 鎳鉻鎳硅熱電偶分度表測量端溫度℃0123456789熱電動勢(mv)20100+0+10+20答：E（T，0）=E（T，T0）+E（T0，0） E（T，0）=E（T，T0）+E（15，0）= －＋ = －（mV）查表得出：T = －15℃8. 圖示電荷放大器中Ca=100 PF，Ra=∞，Rf= ∞，Ri= ∞，CF=10 PF。若考慮引線電容影響，當(dāng)A0=104時，要求輸出信號衰減小于1%，求使用90 PF/m的電纜，其最大允許長度為多少？答： 解得 9. ℃ 的熱電偶與毫伏表相連,已知接線端溫度為50℃,毫伏表的輸出為60 mv, 求熱電偶熱端的溫度為多少?答： ℃10. 用石英晶體加速度計測量機器的振動，已知加速度計的靈敏度為5 PC/g（g為重力加速度），電荷放大器的靈敏度為50 mv/PC，當(dāng)機器振動達到最大加速度時，相應(yīng)的輸出幅值為2V，求機器的振動加速度。（1PC=1012庫侖）答： a=11. 光纖傳感器的主要優(yōu)點是什么？求n1=，n2=；如果外部介質(zhì)為空氣n0=1，求光纖的最大入射角。答：優(yōu)點：抗電磁干擾能力強；靈敏度高；幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器，可以制造傳感各種不同物理信息的器件；光纖傳感器可用于高壓，電氣噪聲，高溫，腐蝕或其他惡劣環(huán)境；而且具有與光纖遙測技術(shù)的內(nèi)在相容性。176。12. 用溫度傳感器對某溫度進行12次等精度測量，獲得測量數(shù)據(jù)如下（單位℃）、、、要求對測量數(shù)據(jù)進行加工整理，并寫出最后結(jié)果（取置信系數(shù)為3）。 答： 13. 1）試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。2）℃ 的熱電偶與毫伏表相連,已知接線端溫度為50℃,毫伏表的輸出為60 mv, 求熱電偶熱端的溫度為多少?3） 熱敏電阻的電阻溫度特性有什么不同? 答：1）證明： =2) ℃3）熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)大，電阻與溫度的關(guān)系近似于線性或為平滑曲線。14. 1）有一數(shù)字溫度計，測量范圍為 –50 ℃ ～150℃, 求當(dāng)示值分別為20℃,100℃時的絕對誤差和示值相對誤差。2）欲測量250 V電壓，要求測量示值相對誤差不大于 177。%, 問選用量程為250 V電壓表,其精度為那一級? 若選用量程為300 V和500 V的電壓表,其精度又分別為那一級?3)已知待測電壓為400V左右,現(xiàn)有兩只電壓表,測量范圍0～500V。 , 測量范圍0～1000V,問選用那只表測量較好?為什么?答：1）絕對誤差為：℃ 20℃時相對誤差為： 100℃時相對誤差為：2）絕對誤差為： 。 。3)第一只絕對誤差為相對誤差為 第二只絕對誤差為相對誤差為 所以應(yīng)用第二只表。