【正文】 。另一個(gè)有效的應(yīng)用是用于臨床醫(yī)學(xué)診斷。23 CCD傳感器MOS電容式器件的工作原理答：固態(tài)圖像傳感器是一種大規(guī)模集成電路光電器件，又稱為電荷耦合器件（Charge Coupled Device），簡稱CCD器件。1. CCD的基本結(jié)構(gòu)和工作原理⑴ 結(jié)構(gòu) CCD是一種高性能光電圖像傳感器件，由若干個(gè)電荷耦合單元組成，基本單元是MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）電容器結(jié)構(gòu)。以P型或N型半導(dǎo)體為襯底。在半導(dǎo)體表面覆蓋一層厚120nm的SiO2層。SiO2表面依一定次序沉積一層金屬電極，構(gòu)成MOS電容式轉(zhuǎn)移器件，通常稱一個(gè)MOS結(jié)構(gòu)為一個(gè)光敏元或一個(gè)像素。 根據(jù)不同應(yīng)用要求，將MOS陣列加上輸入、輸出結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了CCD器件。 ① 一個(gè)MOS結(jié)構(gòu)光敏元 ②MOS陣列若干個(gè)MOS結(jié)構(gòu)有機(jī)組合③輸入、輸出結(jié)構(gòu)電荷存儲(chǔ)原理：MOS光敏元存儲(chǔ)電荷的方式與普通電容器不同，以P型半導(dǎo)體構(gòu)成的光敏元為說明：216。 當(dāng)在其金屬電極（柵極）上加正偏壓Ug時(shí)（襯底接地），正電壓Ug超過MOS管的開啟電壓。216。 由Ug形成的電場使SiSiO2界面的勢能發(fā)生相應(yīng)變化。216。 界面附近的多數(shù)載流子空穴被排斥到襯底表面入地，半導(dǎo)體內(nèi)電子被吸引到界面上來。216。 在表面形成一個(gè)帶負(fù)電的耗盡區(qū)，也稱表面勢阱，對(duì)負(fù)電子而言，耗盡區(qū)是個(gè)勢能很低的區(qū)域。216。 在有光照射到硅片時(shí)，在光的作用下半導(dǎo)體產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，由此產(chǎn)生的電子被附近的勢阱吸收。216。 勢阱內(nèi)吸收的光生電子數(shù)量與入射到該勢阱附近的光強(qiáng)成正比。216。 存儲(chǔ)了電荷的勢阱被成為電荷包。216。 同時(shí)產(chǎn)生的空穴被電場排斥出耗盡區(qū)。Ug↑，表面勢（半導(dǎo)體表面與襯底的電勢差） ↑，光敏元容納電子數(shù)越多。光強(qiáng)↑，光生電子數(shù)量↑，光敏元電荷量↑。24 CCD傳感器輸出信號(hào)有哪幾種，與不同的光學(xué)器件結(jié)合時(shí)，有哪些方面的應(yīng)用答：CCD傳感器的輸出信號(hào)有以下特點(diǎn)：216。 能夠輸出與光像位置對(duì)應(yīng)的時(shí)序信號(hào)。216。 能夠輸出彼此獨(dú)立的模擬信號(hào)（脈沖形式）。216。 能夠輸出焦點(diǎn)面信息的信號(hào)。 將不同光源與光學(xué)透鏡、光導(dǎo)纖維、濾光片及反光鏡等光學(xué)器件靈活地與這個(gè)特點(diǎn)結(jié)合起來，就可以實(shí)現(xiàn)各種CCD傳感器的用途三種不同特點(diǎn)的輸出信號(hào)，經(jīng)過電子處理單元，可以實(shí)現(xiàn)多種參量的測量。 應(yīng)用舉例：① 一維尺寸測量首先借助于光學(xué)成像法將被測物未知長度Lx投影到CCD線型傳感器上，根據(jù)總像素與被遮掩的像素?cái)?shù)目，可以計(jì)算出Lx。216。 距透鏡a處有被測物，尺寸為Lx。216。 距透鏡b處有CCD線型傳感器，總像素為N0。216。 光由左方向右方發(fā)射，在整個(gè)視野L0中將Lx部分被遮擋。 216。 與此對(duì)應(yīng)CCD上只有N1和N2兩部分接受光照，因此有：L0和N0已知， N1和N2可測得，所以Lx可以計(jì)算得到。② 二維尺寸測量216。 零件在生產(chǎn)線上一個(gè)接一個(gè)經(jīng)過CCD鏡頭。216。 CCD逐行掃描整個(gè)零件。216。 將零件輪廓轉(zhuǎn)換為逐行數(shù)據(jù)（黑白）進(jìn)行存儲(chǔ)。216。 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，得到零件輪廓和零件尺寸。，熱電偶測溫的冷端處理方法有哪幾種；公式中每個(gè)參數(shù)的物理意義；答：熱電效應(yīng)：兩種不同的金屬導(dǎo)體，連城閉合回路，如果兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度不同，在回路中就有電流產(chǎn)生，這種效應(yīng)稱為熱電效應(yīng)。該電動(dòng)勢成為熱電勢。要點(diǎn)：（1） 兩種不同的金屬導(dǎo)體（2） 連接成閉合回路（3） 兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同冷端處理方法：（）（1） 冷端溫度校正法（用公式校正）（2） 冷端恒溫法（3） 補(bǔ)償導(dǎo)線法（4） 自動(dòng)補(bǔ)償法（包括補(bǔ)償熱電偶法和補(bǔ)償電橋法）中：為回路總電勢；為一接觸點(diǎn)的溫度；為另一接觸點(diǎn)的溫度；為波爾茲曼常數(shù)；為電子電荷量；、為材料A、B的電子體密度；，在測量中有哪些應(yīng)用；答：例如：對(duì)于電橋，當(dāng)4個(gè)橋臂阻值同時(shí)隨被測量變化微小量，假設(shè)；則輸出電壓；規(guī)律如下：（1） 相鄰兩橋臂電阻變化產(chǎn)生的輸出電壓為兩個(gè)橋臂各阻值變化產(chǎn)生的輸出電壓之差；（2） 相對(duì)兩橋臂電阻變化產(chǎn)生的輸出電壓為兩個(gè)橋臂各阻值變化產(chǎn)生的輸出電壓之和；和差特性的應(yīng)用：為了提高電橋測量高靈敏度，可用相鄰電橋接入隨被測量變化而異號(hào)變化的兩個(gè)電阻值，和，如此輸出電壓會(huì)比只用一個(gè)電阻值變化測量大，提高了靈敏度；此外，此法還可以用于溫度補(bǔ)償，電橋中相鄰橋臂接入補(bǔ)償應(yīng)變片，由于相減，可以消除溫度變化帶來影響。第一題的答案稍微有些疑問，第二題的調(diào)零沒有什么把握。2直流電橋單臂、雙臂、四臂工作時(shí)，靈敏度分別是多少，單臂工作時(shí)的非線性誤差是多少？電橋的輸出電壓： ………………………………… （1）靈敏度一、單臂工作時(shí)：實(shí)踐中常設(shè)相鄰橋臂的阻值相等，亦即：，又若，則一般，因此上式可簡化為因此，單臂工作時(shí)的靈敏度二、雙臂工作時(shí)：工作時(shí)有兩個(gè)橋臂隨被測量變化，圖中為。當(dāng)，且時(shí)，可得電橋輸出電壓：因此，雙臂工作時(shí)的靈敏度三、四臂工作時(shí)：工作時(shí)四個(gè)橋臂的阻值均隨被測量變化，即：，。當(dāng)，且時(shí)，電橋輸出電壓：因此，四臂工作時(shí)的靈敏度單臂工作時(shí)的非線性誤差：由上邊已有：輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為：而實(shí)際測量采用的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為：非線性誤差2完整的電橋工作電路有靈敏度調(diào)節(jié)、校正、調(diào)零等功能，具體是如何實(shí)現(xiàn)的。靈敏度調(diào)節(jié)：如圖所示調(diào)節(jié)電橋靈敏度的方法，其中在一根或兩根輸入導(dǎo)線上加入一可變串聯(lián)電阻。假設(shè)電橋左右橋臂的電阻值均為R，則由電壓源所看到的電阻值亦將為R。因此若如圖所示串聯(lián)一電阻，那么根據(jù)分壓電路原理，電橋的輸入將減小一個(gè)因子電橋輸入（輸出？）也相應(yīng)的減小一個(gè)成比例的量。校正：實(shí)際中常常需要對(duì)電橋進(jìn)行標(biāo)定或校正，所采用的方法是對(duì)電橋直接引入一個(gè)已知的電阻變化來觀察其對(duì)電橋輸出的效果。圖示的并聯(lián)校正法，圖中的標(biāo)定電阻的阻值已知。若開始電橋在圖中開關(guān)打開時(shí)是平衡的，則當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，臂AB上的電阻改變導(dǎo)致整個(gè)電橋失去平衡。從表上可讀出輸出電壓，引起該電壓輸出的電阻改變值可由下式計(jì)算：電橋靈敏度為：調(diào)零：（連接導(dǎo)線的補(bǔ)償？）實(shí)際應(yīng)用中，所用的傳感器與所接的橋式儀器常常相隔一可觀的距離（（a）），這樣連接導(dǎo)線會(huì)給電橋的一臂引入附加的阻抗，由此會(huì)帶來測量誤差。這種情況類似于溫度誤差的情況，沿著導(dǎo)線上的溫度梯度變化，也會(huì)給電橋帶來誤差。（b）所示的三導(dǎo)線結(jié)構(gòu)形式，由于其中附加的補(bǔ)償導(dǎo)線與傳感器的連接電線處在相鄰橋臂上，因此它平衡了整個(gè)導(dǎo)線的長度，也消除了由此所引起的任何不平衡。29 試述交流電橋的調(diào)制作用答：交流電橋結(jié)構(gòu)與直流電橋相似，所不同的是：交流電橋的激勵(lì)電源為交流電源，電橋的橋臂可以是電阻、電感或電容，將交流電橋的阻抗、電流及電壓用復(fù)數(shù)表示，則直流電橋的平衡關(guān)系式也可用于交流電橋，既。交流電橋平衡的條件是：兩相對(duì)橋臂的阻抗模的乘積相等，其阻抗角的和相等。作為電橋電源一般采用頻率范圍為5kH～10kH的音頻交流電源，此時(shí)電橋輸出為調(diào)制波，外界工頻干擾便不容易被引入電橋線路中，由此后接交流放大電路便可采用一般簡單的形式，且沒有零漂的問題。30 幅值調(diào)制的基本概念、時(shí)域、頻域分析答：幅值調(diào)制（調(diào)幅）是將一個(gè)高頻載波信號(hào)同被測信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）相乘，使載波信號(hào)的幅值隨著被測信號(hào)的變化而變化。對(duì)于被測信號(hào)x（t），高頻載波信號(hào)y（t），則調(diào)制器的輸出既已調(diào)制信號(hào)xm（t）為x（t）與y（t）的乘積，由傅立葉變換的性質(zhì)知：兩信號(hào)在時(shí)域中相乘對(duì)應(yīng)于其在頻域中的傅立葉變化的卷積。信號(hào)x（t）與載波信號(hào)的乘積在頻域上相當(dāng)于將x（t）在原點(diǎn)處的頻譜圖形移至載波頻率處。因此調(diào)幅的過程在頻率上就相當(dāng)于一個(gè)移頻過程。31 幅值調(diào)制解調(diào)的方法有哪幾種（課本P299）答：幅值調(diào)制的解調(diào)有多種方法，常用的有同步解調(diào)、整流檢波和相敏解調(diào)法。32 四種濾波器的工作原理及應(yīng)用（課本P316）答：（1）低通濾波器 從0到f2頻率，幅頻特性平直，該段范圍稱之為通頻帶，信號(hào)中高于f2的頻率成分則被衰減。低通濾波器有電氣式、機(jī)械式和液壓式的。低通濾波器一個(gè)典型的應(yīng)用是在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中用作抗混濾波器。（2） 高通濾波器濾波器通頻帶為從頻率f1～，信號(hào)中高于f1的頻率成分可不受衰減地通過，而低于f1地頻率成分被衰減。低通濾波器有電氣式、機(jī)械式和液壓－機(jī)械式的。（3） 帶通濾波器 通頻帶在f1～f2之間，信號(hào)中高于f1而低于f2地頻帶成分可以通過，而其他頻率成分被衰減。（4） 帶阻濾波器與帶通濾波器相反，其帶阻在f1～f2之間，在該帶阻之間的信號(hào)頻率成分被衰減掉，而其他成分可以通過。在自平衡電位計(jì)和XY記錄儀的輸入電路中，常應(yīng)用帶阻濾波器。有兩個(gè)應(yīng)用書上沒有！3設(shè)計(jì)一個(gè)金屬熱電阻測試電路，R0=100Ω,溫度變化范圍0100176。C，相應(yīng)電阻變化ΔR=40Ω，%。（要考慮導(dǎo)線電阻影響） 解：本題中，和指的是Pt電阻傳感器的標(biāo)稱電阻和測溫時(shí)的電阻變化量。之前做出的答案在這個(gè)地方理解錯(cuò)誤?，F(xiàn)在需要對(duì)橋臂的電阻進(jìn)行設(shè)計(jì)，％，相應(yīng)的電路圖如下：為了能夠簡化計(jì)算，通常是使四個(gè)橋臂的電阻相同，即這時(shí)候，再利用非線性誤差，即可求出R。而關(guān)于考慮導(dǎo)線電阻影響，實(shí)際上就是要求設(shè)計(jì)時(shí)要考慮導(dǎo)線平衡，即所謂的三線法，如下圖所示：41 /