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一、　选择题
1.　下列关于热电偶材料要求的说法不正确的是（C）。
A. 热电动势大，测温范围宽　　B. 线性好，物理性质、化学性质稳定
C. 电阻温度系数大，电阻率小　　D. 易加工，材料复制性好，工艺简单，价格便宜
2.　热电偶补偿导线的理论依据是（C ）。
A. 中间导体定律　　B. 均质导体定律
C. 中间温度定律　　D. 参考电极定律
3.　在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要目的是（A ）。
A. 补偿热电偶冷端热电势的损失
B. 起冷端温度补偿作用
C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方
D. 提高灵敏度
4.　在实验室中测量金属的熔点时，冷端温度补偿采用，可减小测量误差；而在车间，用带微机的数字式测温仪表测量炉膛的温度时，应采用较为妥当（C ）。
A. 计算修正法　　B. 仪表机械零点调整法
C. 冷端恒温法　　D. 电桥补偿法（冷端补偿器法）
二、　填空题
1.　对于镍铬镍硅热电偶，其正极是（镍铬） ，负极是（镍硅 ）。
2.　热电偶的冷端温度补偿常用的方法有（冷端恒温）法、（计算修正 ）法、（电桥补偿 ）法。
3.　中间导体定律：　在热电偶中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则热电偶的（热电动势不变 ）。
4.　热电偶的热电势大小与（热端温度 ）和（冷端函数差）有关，为了保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须保持冷端温度（保持恒定）。
三、　问答题
1.　 什么是热电效应？
答：在两种不同的导体或半导体组成的明辨真伪闭合回路中,当两个接点所处的温度不同时,回路中,就会产生电动势(热电势),应现象叫做热电效应。
2.　热电偶主要有哪些种类？各有什么特点？
答：常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类.所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用.非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量.
3.　用K型热电偶测量炉温时，冷端温度t0=30°，由电子电位差计测得此时的热电动势为37.734 mv,求此时的炉温t。
答案略
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一、　选择题
1.卫星太阳能电池工作原理基于（B　）。
A.　内光电效应　　B. 外光电效应
　C. 热敏效应　　　D. 光生伏特效应
2.　下列关于光敏电阻灵敏度的说法正确的是（C　）。
A. 暗电阻越大，灵敏度越高　　B. 亮电阻越小，灵敏度越高
C. 亮电阻与暗电阻差值较大，灵敏度越高　　D. 亮电流越大，灵敏度越高
3.　已知某光源的波长，根据下列哪一特性来选择光敏电阻（B　）。
A. 伏安特性　　B. 温度特性　　C. 光谱特性
4.　光电二极管在电路中一般是处于工作状态（B ）。
A. 正向　　B. 反向　　C. 视具体情况而定
5.　当温度升高时，光敏电阻、光电二极管和光电三极管的暗电阻均（B ）。
Ａ. 增大　　B. 减小　　C. 不变
6.　根据某光电池的光谱特性，其最大相对灵敏度所对应波长0.8 μｍ，则此硅光电池适用于下列哪种光波（D　）。
A. 紫外线　　B. 可见光
C. 红外光　　D. 中红外光
二、　填空题
1.　在光线作用下能（物体内的电子逸出物体表面向外发射）的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有（光敏电阻）、光电倍增管等。
2.　在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（外光电效应）。
3.　光电管和光电倍增管的特性主要取决于（阴极材料）。
4.　红外线的波长范围是（4000～400cm　）。
5. 红外线所占据的波段分为四部分，即（近红外）、（中红外）、（远红外）和（极远红外）。
6.　 红外传感器按探测机理可以分为（热探测器）和 （光子探测）两大类。
7. 　热释电红外传感器由（敏感单元）、（阻抗变换器）和（滤光窗）等三大部分组成。
8. 热释电红外传感器中场效应晶体管的作用是（将探测区域内分为若干个明区和暗区）。
三、　问答题
1. 光电器件的基本特性有哪些？它们各是如何定义的？
答（1）光电流光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
（2）暗电流光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
（3）光照特性当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为光照特性。一般可表示为。
（4）光谱特性当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系，称为光谱特性。光谱特性对选择光电器件和光源有重要意义，当光电器件的光谱特性与光源的光谱分布协调一致时，光电传感器的性能较好，效率也高。在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。
（5）伏安特性在一定照度下，光电流I与光敏元件两端的电压U的关系称为
伏安特性。
（6）频率特性在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流I和灵敏度S随调制频率f变化的关系：、称为频率特性。
2. 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？
答：有InSb,Hg0.8Cd0.2Te等材料。
3.　简述热释电效应。
答：热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，宏观上是温度的改变是在材料的两端出现电压或产生电流。
4.　简述热释电红外传感器各组成部分的作用。
热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、红外感应源 (热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成。
光学滤镜的主要作用是只允许波长在10μm左右的红外线 (人体发出的红外线波长)通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效应相互抵消，输出信号接近为零。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。
5.　简述菲涅尔透镜的作用。
答：菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。 菲涅尔透镜，简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹，通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用。传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵。菲涅尔透镜可以极大的降低成本。
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一、　选择题
1.　螺线管式自感传感器采用差动结构是为了（ A ） 。
A. 增加线性范围　　B. 提高灵敏度，减小温漂
C. 减小误差　　D. 减小线圈对衔铁的吸引力
2.　单螺线管电感传感器广泛用于测量（ C ）。
A. 大量程角位移　　B. 小量程角位移
C. 大量程直线位移　　D. 小量程直线位移
3.　螺线管式差动变压器传感器的两个匝数相等的二次绕组，工作时是（ B ）。
A. 同名端并联　　B. 同名端接在一起串联
C. 异名端并联　　D. 异名端接在一起串联
4.　 差动变压器传感器的结构形式很多，其中应用最多的是（ C ）。
A. 变间隙式　　B. 变截面式　　C. 螺线管式
5.　 差动变压器式传感器的配用测量电路主要有（ D ）。
A .相敏检波电路　　B. 差分整流电路　　
C. 直流电桥　　D. 差动电桥
二、　填空题
1.　电感式传感器常用差动式结构，其作用是提高（ 灵敏度 ），减少（ 测量误差 ）。
2.　电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈、或的变化来进行检测的（信号测量的装置 ）。
3.　电感式传感器可以分成（ 变气隙式 ）、（ 变截面式 ）和（ 螺线管式 ）三种。
4.　 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据的基本原理制成的，其二次绕组都用（同名端反向 ）形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。
5.　 变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与（ 位移 ）的矛盾。这点限制了它的使用，仅适用于的测量（ 微小位移 ）。
6.　电涡流探头的直径越（ 大 ），检测的线性范围就越（ 大 ），但是灵敏度越（ 低 ）。
7.　电涡流传感器中，被测导体中电涡流强度和被测导体与激磁线圈之间的距离呈（线性关系 ），且随距离的（增加 ），电涡流将迅速减小。
8.　电涡流传感器中激磁线圈的等效阻抗是很多参数的函数，如果（ 电感量 ）不变，只改变其中的一个参数，通过测量等效阻抗的（ 距离 ），即可实现这个参数的测量。
三、　问答题
1.　比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同之处。
答：自感式传感器与差动变压器式传感器相同点：工作原理都是建立在电磁感应的基础上，都可以分为变气隙式、变面积式和螺旋式等。
不同点：结构上，自感式传感器是将被测量的变化转化为电感线圈的电感值变化。差动变压器式电感式传感器是把被测量的变化转换为传感器互感的变化，传感器本身是互感系数可变的变压器。
2.　在电感式传感器中常采用相敏整流电路，其作用是什么？
答：（1）作为储能器件使用；
（2）利用电感的电抗，抑制高频信号，起滤波作用。
3.　差分整流电路的作用是什么，有哪几种形式？
答：整流电路常见的有四种：1.半波整流电路：电路中使用一只整流二极管构成一组整流电路。2.全波整流电路：电路中使用两只整流二极管构成整流电路。3.桥式整流电路：电路中使用四只整流二极管构成一组整流电路。4.倍压整流电路：电路中至少使用两只整流二极管构成一组整流电路。
4.　什么是涡流效应？什么是集肤效应？
答：闭合铁芯（或一大块导体）处于交变磁场中,交变的磁通量使闭合铁芯（或一大块导体）中产生感应电流,形成涡电流。
假如铁芯（或导体）是纯铁（纯金属）的,则由于电阻很小,产生的涡电流很大,电流的热效应可以是铁（或金属）的温度达到很高的,甚至是铁（或金属）的熔点,使铁熔化。
金属材料（或零件）放入感应线圈后，材料内产生的感应电流只分布于材料表面的现象称为集肤效应。
集肤效应的效果与感应线圈中电流的频率有关，频率越高，集肤层越薄。
集肤效应感应加热表面淬火工艺的加热原理。
5.　电涡流传感器的阻抗和哪些参数有关？
答：电涡流传感器采用的是感应电涡流原理,当带有高频电流的线圈靠近被测金属时,线圈上的高频电流所产生的高频电磁场便在金属表面上产生感应电流,电磁学上称之为电涡流。电涡流效应与被测金属间的距离及电导率、磁导率、几何尺寸、电流频率等参数有关。
四、　计算题
某电涡流式转速传感器用于测量一个转轴的转速，在转轴所带的圆盘上沿圆
周方向均布18个小槽，当转轴旋转时电涡流式转速传感器依次与18个小槽对应，如果电涡流式转速传感器的输出为Uout=Umcos(2π×900t+π/5)时，求该转轴转速是每分钟多少转？
答案略
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一、　选择题
1.　在电容传感器中，如果应用调频法测量转换电路，则电路中（ B ）。
A.　电容和电感均为变量　　B. 电容是变量，电感保持不变
C. 电感为变量，电容保持不变　　D. 电容和电感均保持不变
2.　下列关于电容传感器特点的说法不正确的是（C ）。
A. 结构简单，可实现非接触式测量　　B. 灵敏度高，分辨率高，动态响应好
C. 可在恶劣环境下工作，不易受电磁干扰　　D. 受温度影响大，存在寄生电容
3．提高传感器的灵敏度和减小非线性误差是相互矛盾的电容传感器是（C ）。
A. 变面积型　　B. 变极距型
C. 变介质型　　D. 以上都不是
4．以下三种电容式传感器，具有线性输出，常用于测量较大直线位移和角位移的是（C ）。
A. 变面积型　　B. 变极距型　　C. 变介质型
5.　用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（C ）。
A. 变间隙式　　B. 变面积式
C. 变介电常数式　　D. 空气介质变间隙式
二、　填空题
1.　湿敏电阻是利用湿敏材料吸收（ 水分 ）而导致（ 电阻 ）发生变化这一原理而制成的。
2.　工业上流行的湿敏传感器主要有（ 陶瓷式 ）、（ 高分子式 ）、（ 电解质式 ）等。
3.　当天气变化时，有时会发现在地下设施（例如地下室）中工作的仪器内部印制板漏电增大，机箱上有小水珠出现，磁粉式记录磁带结露等，影响了仪器的正常工作。该水珠的来源是（ 电解 ）。
4.　湿敏电阻根据材料和配方不同可分为（正特性湿敏电阻器）和（负电阻湿度特性 ）。 正电阻湿度特性是指（湿度的增加而增大）。
三、　问答题
1.　电容式传感器分成哪几种？
答：根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有三种基本类型，即变极距(d)型（又称变间隙型）、变面积(A)型和变介电常数(ε)型。变间隙型可测量位移，变面积型可测量直线位移、角位移、尺寸，变介电常数型可测量液体液位、材料厚度
2.　能否应用电容传感器测量金属工件表面的非金属涂层厚度？设计一种可能的测量方案。
答：能，测量方案略。
3.　电容式传感器的测量转换电路有哪些？
答：调频电路。电容传感器是振荡电路中的选频元件。电容值变化引起振荡频率变化，由频率值表征被测物理量变化。交流电桥电路。传感器电容变化，引起电桥失衡，桥路输出变化。桥路输出变化表征被测物理量变化。
4.　什么是湿度？湿度的表示方法有哪几种？
答：湿度是表示大气干燥程度的物理量。简而言之，湿度是指空气的干湿程度。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。湿度常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示；若表示在湿蒸汽中液态水分的重量占蒸汽总重量的百分比，则称之为蒸汽的湿度。
空气中水蒸气的溶解量随温度不同而变化。一立方米空气可以在10摄氏度下溶解9.41克水，在30摄氏度下溶解30.38克水。
5.　简述陶瓷式电阻湿敏传感器的组成、工作原理及特性。
答：陶瓷式电阻湿敏传感器是用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成为多孔陶瓷。
负特性湿敏半导体陶瓷的导电机理：　由于水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导瓷表面吸附时，就有可能从半导瓷表面俘获电子，使半导瓷表面带负电。不论是Ｎ型还是Ｐ型半导体陶瓷，其电阻率都随湿度的增加而下降。
正特性湿敏半导瓷的导电机理：　这类半导瓷材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。通常湿敏半导瓷材料都是多孔的，表面电导占的比例很大，故表面层电阻的升高， 必将引起总电阻值的明显升高。
陶瓷式湿敏电阻器表面与水蒸气的接触面积大，易于水蒸气的吸收与脱却；陶瓷烧结体能耐高温，物理、化学性质稳定，适合采用加热去污的方法恢复材料的湿敏特性；可以通过调整烧结体表面晶粒、晶粒界和细微气孔的构造，改善传感器湿敏特性。
四、　计算题
一个变极距式电容位移传感器的有关参数为：　初始极距d=1 mm，εr=1，S=314 mm2。当极板极距变化为Δd=10 μm时，计算该电容传感器的电容绝对变化量和相对变化量各是多少。
答案：略
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一、　选择题
1.　光纤是利用光的原理来传输信息的（C ）。
A. 折射 　B. 反射 　C. 全反射
2.　某光纤直径为6 um。可判断该光纤为光纤（B ）。
A. 多模 　 B. 单模 　C. 双模
二、　填空题
1.　光纤通常由（纤芯）、（包层 ）和（涂覆层）组成。其中（纤芯）的折射率要稍大于（包层和涂覆层 ）的折射率。
2.　按纤芯到包层折射率变化的规律，可把光纤分为（阶跃式）光纤、（渐变式）光纤和（ 富台）光纤三类。
3.　按纤芯和包层的材料性质分类，光纤可以分成（玻璃光纤 ）、（ 塑料光纤）、（液芯光纤 ）等。
4.　 磁敏电阻是利用（半导体的磁阻效）效应制造的。
5.　 （圆盘形 ）的磁阻最大。
6.　 半导体材料的磁阻效应包括（物理磁阻效应 ）和（几何磁阻效应 ）。
三、　问答题
1.　 什么是光纤？有何用途？
答：光纤的完整名称叫做光导纤维英文名是 OPTIC FIBER，也有叫OPTICAL FIBER的，是用纯石英（玻璃）以特别的工艺拉成比头发还细中间有介质的玻璃管，可以在很短的时间内传递巨大数量的信息。股光导纤维做成的光缆可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳十亿人通话。可以同时传送千套电视节目，供自由选看。光导纤维内窥镜可导入心脏和脑室，测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度、体温等。用光导纤维连接的激光手术刀已在临床应用，并可用作光敏法治癌。
光导纤维可以把阳光送到各个角落，还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。如与敏感元件组合或利用本身的特性,则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等。在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。
高分子光导纤维开发之初，仅用于汽车照明灯的控制和装饰。现在主要用于医学、装饰、汽车、船舶等方面，以显示元件为主。在通信和图像传输方面，高分子光导纤维的应用日益增多，工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调节、光学传感器等，同时也用在装饰显示、广告显示。
2.　 请简要说明光纤传感器的分类，以及光纤在各类传感器中的作用。
答：根据光受被测对象的调制形式可以分为：强度调制型、偏振态制型、相位制型、频率制型；
根据光是否发生干涉可分为：干涉型和非干涉型；
根据是否能够随距离的增加连续地监测被测量可分为：分布式和点分式；
根据光纤在传感器中的作用可以分为：一类是功能型（Functional Fiber,缩写为FF)传感器，又称为传感型传感器； 另一类是非功能型（Non Functional Fiber缩写为NFF)，又称为传光型传感器。
功能型传感器
功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件, 被测量对光纤内传输的光进行调制, 使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化, 再通过对被调制过的信号进行解调, 从而得出被测信号。
光纤在其中不仅是导光媒质，而且也是敏感元件，光在光纤内受被测量调制，多采用多模光纤。
非功能型光纤传感器
非功能型光纤传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化, 光纤仅作为信息的传输介质，常采用单模光纤。
光纤在其中仅起导光作用，光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。
3.　什么是磁阻效应？
答：磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。同霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。在达到稳态时，某—速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种偏转导致载流子的漂移路径增加。或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加。这种现象称为磁阻效应。
4.　为什么长方形的磁敏电阻的结构是多个横长方形片串联而成，片和片之间要加入金属导体？
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一、 选择题
1. 一个直线光栅，每毫米刻度线为50线，采用四细分技术，则该光栅的分辨力为（ A）。
A． 5μm； B. 50μm；
C． 4μm； D. 20μm。
2. 在光栅传感器中，采用电子细分技术的目的是（ A）。
A. 提高测量灵敏度 B. 提高测量精度
C. 提高测量速度 D. 提高测量可靠性。
3. 光栅中采用sin和cos两套光电元件是为了（B ）。
A. 提高信号幅度 B. 辩向
C. 抗干扰 D. 作三角函数运算
4. 莫尔条纹的间距是放大了的光栅栅距，光栅栅距很小，肉眼看不清楚，而莫尔条纹却清晰可见，这是莫尔条纹的（A ）特性。
A. 放大作用 B. 平均效应 C.对应关系 D.缩小作用
二、 填空题
1. 把两块栅距相同的光栅刻线面相对重合在一起，中间留有很小的（间隙 ），在两块光栅的栅线重合处，因有光从缝隙透过形成（亮带 ），在两光栅栅线彼此错开处，由于光线被遮挡而形成（暗带 ），这种比光栅栅距宽得多的由亮带和暗带形成的明、暗相间的条纹称为（莫尔条纹）。
2. 光栅可以分成（狭缝光栅）光栅和（ 柱镜光栅）光栅。
3. 计量光栅按其栅线形式,光栅可分为（ 黑白）光栅和（ 闪耀）光栅。
4. 绝对式编码器输出（唯一的数据位置），增量式编码器输出（相对位置数据）。
5. 绝对式编码器根据其内部结构和检测方式可以分成（接触式 ）、（光电式 ）和（ 电磁式）等形式。
6. 增量式编码器的输出信号可以有（ 单路输出）、（二路输出）和（三路输出 ）三种。
7. 8个码道绝对式码盘，所能分辨的角度α为（360°/2n ）。
8. 增量式光电编码器的条纹数为2048，则该编码器能分辨的最小角度为α=（360°/1024=0.352° ）。
三、 问答题
1. 简述长光栅测量位移的原理。
答：光栅一般分为两端，一端发射（英文简写为S)，一端接收(英文简写为E)，光源一般为红外不可见的光，如果发射端发出的光被阻断，意思为接收端接收不到完整光源，就会输出信号给PLC 。光栅也分为测量光栅和安全光栅，所有光栅都有测量功能。
2. 分析为什么光栅式传感器有较高的测量精度？
答：光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为 10～100线／毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成。标尺光栅相对于指示光栅移动时，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出，直接显示被测的位移量。
3. 编码器可以分成哪两大类？各有什么特点？
答：增量编码式光电旋转编码器 ，绝对编码式光电旋转编码器。
特点：增量编码式光电旋转编码器：1.编码器每转动一个预先设定的角度将输出一个脉冲信号，通过统计脉冲信号的数量来计算旋转的角度，因此编码器输出的位置数据是相对的;
2.由于采用固定脉冲信号，因此旋转角度的起始位可以任意设定;
3.由于采用相对编码，因此掉电后旋转角度数据会丢失需要重新复位。
绝对编码式光电旋转编码器：1.在一个检测周期内对不同的角度有不同的格雷码编码，因此编码器输出的位置数据是唯一的;
2.因使用机械连接的方式，在掉电时编码器的位置不会改变，上电后立即可以取得当前位置数据;
3.检测到的数据为格雷码，因此不存在模拟量信号的检测误差。
增量式旋转编码器
4. 编码器可以用于测量哪些物理量，请举例说明。
答案：略
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一、　选择题
1.　半导体应变片的主要优点是（ C ）。
A.　温度误差小
B. 非线性误差小
C. 灵敏度高
D. 成本低
2.　 电阻应变式传感器的测量转换电路为直流电桥，电桥灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能的是（ C ）。
A. 单臂
B. 半桥
C. 全桥
3.　汽车衡所用的测力弹性敏感元件是（ A ）。
A. 悬臂梁
B. 弹簧管
C. 实心柱
D. 圆环
4.　影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（ B ）。
A. 导电材料电阻率的变化
B. 导电材料几何尺寸的变化
C. 导电材料物理性质的变化
D. 导电材料化学性质的变化
5.　制作应变片敏感栅的材料中，用的最多的金属材料是（ A ）。
A.铜
B.铂
C.康铜
D.镍铬合金
6.　热电阻测量转换电路采用三线制是为了（ D ）。
A.　提高测量灵敏度
B. 减小非线性误差
C. 提高电磁兼容性
D. 减小引线电阻的影响
7.　热电阻是利用导体的电阻率随温度的变化这一物理现象来测量温度的。几乎所有的物质都具有这一特性，但作为测温用的热电阻应该具有的特性是（ B ）。
A. 电阻值与温度变化具有良好的线性关系
B. 电阻温度系数大，便于精确测量
C. 电阻率高，热容量小，反应速度快
D. 在测温范围内具有稳定的物理性质和化学性质
E. 材料质量要纯，容易加工复制，价格便宜
F. 应具有以上选项的全部特性
8.　热敏电阻测温的基础是根据它们的（ B ）。
A. 伏安特性
B. 热电特性
C. 标称电阻值
D. 测量功率
9.　气敏元件通常工作在高温状态(200～450℃)，目的是（ A ）。
A.　为了加速氧化还原反应
B. 为了使附着在测控部分上的油雾、尘埃等烧掉，同时加速气体氧化还原反应
C. 为了使附着在测控部分上的油雾、尘埃等烧掉
10.　当气温升高时，气敏电阻的灵敏度将（ B ），所以必须设置温度补偿电路。
A. 降低
B. 升高
C. 随时间漂移
D. 不确定
11.　气敏元件开机通电时的电阻很小，经过一定时间后，才能恢复到稳定状态；另一方面也需要加热器工作，以便烧掉油雾、尘埃。因此，气敏检测装置需开机预热（ C ）后，才可投入使用。
A. 几小时
B. 几天
C. 几分钟
D. 几秒钟
二、　填空题
1.　半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的和反应导致敏感元件变化而制成的。所以可以分成有（ 电阻式 ）和（ 非电阻式 ）的两大类。
2.　TGS109气敏电阻可以测量（ 气体泄漏 ）的浓度，TiO2气敏电阻可以测量（ 氧气 ）的浓度。
3.　MQN型气敏半导体器件是由（ 塑料底座 ）、（ 电极引线 ）、（ 不锈钢网罩 ）、（ 气敏烧结体 ）以及（ 包裹在烧结体中的两组铂丝 ）组成。
4.　利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择（ 负温度系数 ）型热敏电阻。
5.　已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是（CU50 ）。
6.　热电阻主要是利用电阻阻值随温度变化（ 而变化 ）而这一特性来测量温度的。
三、　简答题
1.　什么是应变效应？
答：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：
式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m）
S——导体的截面积（cm2）
L——导体的长度（m）
2.　电阻应变片可以分成哪几种？各有什么特点？
答：平时所用的应变片,按结构分：一般说分单片,直角片和应变花,还有特殊形状的；
但按材料分：1 金属式体型——丝绕式应变片、短接线式应变片、箔式应变片、薄膜型应变片； 　　
2半导体式体型——薄膜型、扩散型、 外延型、PN结型 ；如果按使用环境：高温、低温、高压、磁场、水下 .
3.　简要说明气敏传感器有哪些种类，以及它们各自的工作原理和特点。
答：半导体气体传感器是利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化，来检测气体的成分或浓度的气体传感器。半导体气体传感器大体可分为电阻式和非电阻式两大类。
固体电解质式气体传感器这类传感器内部不是依赖电子传导，而是靠阴离子或阳离子进行传导，因此，把利用这种传导性能好的材料制成的传感器称为固体电解质传感器。
接触燃烧式气体传感器是将白金等金属线圈埋设在氧化催化剂中构成。使用时对金属线
ο圈通以电流，使之保持在300～600C的高温状态，同时将元件接入电桥电路中的一个桥臂，
调节桥路使其平衡。一旦有可燃性气体与传感器表面接触，燃烧热量进一步使金属丝升温，造成器件阻值增大，从而破坏了电桥的平衡。其输出的不平衡电流或电压与可燃烧气体浓度成比例，检测出这种电流和电压就可测得可燃性气体的浓度。
电化学式气体传感器包括离子电极型、定电位型、加伐尼电池型等种类。
集成型传感器有两类：一类是把敏感部分、加热部分和控制部分集成在同一基底上，以提高器件的性能；另一类是把多个具有选择性的元件，用厚膜或薄膜的方法制在一个衬底上，用微机处理和信号识别的方法对被测气体进行有选择性的测定，这样既可以对气体进行识别又可以提高检测灵敏度
4.　简要说明在不同场合应选用哪类气敏传感器较好。
答：为防止常用气体燃料如煤气（H2、CO等），天然气（CH4等）、液化石油气（C3H8、C4H10等）及CO等气体泄漏引起中毒、燃烧或爆炸，可以应用可燃性气体传感器配上适当电路制成报警器。目前在该报警器上大都使用SnO2气体传感器。但在湿度较大的场合例如厨房等，宜使用α-Fe2O3气体传感器为核心的报警器，因为此类传感器对湿度敏感性小，稳定性较好。
汽车为了节约能源，防止环境污染和保持一个良好的车内环境，需要配备各种气体传感器。控制燃空比，需用氧传感器；控制污染，检测排放气体，需用CO、NOx、HCl、O2等传感器；内部空调，需用CO、烟、湿度等传感器。在控制燃空比中使用的传感器最好选用固体电解质的经稳定化处理的ZrO2传感器。
在Fe和Cu等矿物冶炼过程中常使用氧传感器，在半导体工业中需用多种气体传感器，在食品工业中也常用氧传感器。
例如高炉用的氧传感器。在铁矿精炼时，使用的传感器必须满足600C以上的高温，耐热冲击性好，与熔融金属不发生反应，耐腐蚀，电阻小。因此常用经稳定化处理的ZrO2氧传感器。
在半导体工业中常用的气体毒性大，需检测浓度极低（为10-19级），需要能够检测极低浓度、可靠性好的传感器。如果从保存方便、经济角度考虑，电化学气体传感器是最有希望应用的。
在食品工业方面，在对水产物的鲜度进行科学评价时，常用气体传感器。如在鱼的保鲜时，鱼肉中有的核酸会分解，其消耗氧量可用电化学氧传感器测定，也可用氧电极测定，以测鲜度。
对于污染环境需要检测的气体有SO2、H2S、NOX、CO、CO2等，因为需要定量测量，宜选用电化学气体传感器。
在家电中除用于可燃气泄漏报警及换气扇、抽油烟机的自动控制外，也用于微波炉和燃气炉等家用电器中。在微波炉中常选用SnO2气体传感器，气体传感器测量出从食品中发出气体的浓度，可根据事先对不同食品的特性，选择负载电阻，确定响应时机，以实现烹调的自动控制。在燃气炉中常使用ZrO2气体传感器测量燃空比。
5.　对于技能训练23中检测酒精浓度的气敏传感器还应该增加哪些电路才能使其更加完善，从而构成一个完整的酒精浓度测试仪。
答案略
四、　计算题
1.　如图26（c）所示的直流电桥电路的4个桥臂是由R1、R2、R3、R4四个金属应变片组成应变片未产生形变时，阻值均为350 Ω，灵敏度为2，贴在如图29（a）所示的悬臂梁上。A、C两端接直流电压Ui=5V，而B、D两端为输出端，假设负载开路，当输出电压为3V时，四个金属电阻应变片产生的应变是多少？
答案略
2.　某热敏电阻的B值为2 900K，若冰点电阻为500kΩ，求热敏电阻在100℃时的阻值。
答案略
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一、　选择题
1.　在以下几种传感器中属于自发电型传感器（C ）。
A.　电容式　　B. 电阻式
C. 压电式　　D. 电感式
2.　将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（C ）。
A. 应变效应　　B. 电涡流效应
C. 正压电效应　　D. 逆压电效应
3.　在一动态压力测量实验中，选用一个压电式传感器进行测量。但传感器安装位置与放大器位置相距较远，应选（ B ）。
A. 电压放大器　　B. 电荷放大器
C. 中频放大器　　D. 直流放大器
二、　填空题
1.　压电材料在使用中一般是两片以上一起使用，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联 ）起来。
2.　压电式传感器利用（ 压电 ）效应工作，常用的前置放大器有电压放大器和（电荷放大器 ） 。
3.　用石英晶体制作的压电式传感器，晶面上产生的（电荷 ）与作用在晶面上的压强成正比，（几何尺寸 ）而与晶片和面积无关。
4.　压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，与石英晶体相比，压电陶瓷的压电系数很高，具有（灵敏度高 ）、耐湿、（耐高温 ）、易于成型等特点，制造成本很低。
三、　问答题
1.　说明压电效应的原理，并描述三种压电材料的特性。
答：压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。材料特性略。
2.　简述压电式传感器前置放大器的作用、两种形式各自的优缺点及如何合理选择回路参数
答：压电式传感器的作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。
电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。
电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难。
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一、 选择题
1. 在工厂生产过程中，远距离传送信号，现在通常选用具有输出的标准变送器( D )。
A. 0～2V
B. 1～5V
C. 0～10mA
D. 4～20mA
2. 描述传感器静态特性的指标有( D )。
A. 幅频特性
B. 稳定时间
C. 动态范围
D. 线性度
3. 传感器能检测输入信号的最小变化能力，称为( D )。
A. 量程
B. 灵敏度
C. 精确度
D. 分辨力
二、　填空题
1.　传感器由( 敏感元件 )、( 传感元件 )、( 测量转换电路 )三部分组成。
2.　作为传感器的核心部件，直接感受被测物理量并对其进行转换的元件称为( 敏感元件 ) 。
3.　衡量传感器在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标为( 重复性 )。
4.　 传感器实际曲线与理论直线之间的最大误差称为传感器的非线性误差，其中的与输出满量程之比称为传感器的( 线性度 )。
5.　 传感器的灵敏度是指稳态下( 输出 )变化量与输入变化量的比值。对( 线性 )传感器来说，其灵敏度是常数。
6.　为了获得输入电压中的低频信号，应选用( 低通 )滤波电路。
7.　 线性化按照使用元件不同，可以分成( 无源 )线性化和( 有源 )线性化。
8.　 常见的信号调理电路有( 放大电路 )、( 线性化电路 )、( 信号形式变换电路 )和( 滤波电路 )等。
9.　 按构成滤波器的元件类型分为( RC )、( RL )滤波器。
10.　 无源滤波电路的滤波参数随( 负载 )变化。
三、　问答题
1.　 什么是传感器？
答；从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。
2.　 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？
答；传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出输入关系。与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
3.　 传感器的分类有哪几种？各有什么优缺点？
答：按被测输入量来分：这种分类方法的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途
选用。其缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便于使用者掌握其基本原理及分析方法。
答：按传感器的工作原理来分：这种分类的优点是对传感器的工作原理表达的比较清楚，而且类别少，有利于传感器专业工作者对传感器进行深入的研究分析。其缺点是不便于使用者根据用途选用
4.　工业上为什么要进行电压—电流转换？
答：在工业现场，由于传感器和仪表之间、仪表和仪表之间的信号传送都采用标准信号，即0～5　V直流电压或0～10mA、4～20mA直流电流。当用电压信号传送信号时，传输线会受到噪声的干扰，而且传输线的分布电阻会产生电压降。为了解决这个问题，通常采用电流形式来传输信号，这样我们就需要将电压信号转换成与之成正比的电流信号，即电压—电流转换。
5.　仪表放大器有什么特点？
答；高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调电压和失调电压漂移、低输入偏置电流和失调电流误差、充裕的带宽、具有“检测”端和“参考”端。
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一、　选择题
1.　属于四端元件的是（ C ） 。
A. 应变片　　 B. 压电晶片
C. 霍尔元件　　 D. 热敏电阻
2.　制造霍尔元件的半导体材料中，目前应用较多的是锗、锑化铟、砷化铟，其原因是这些（ C ）。
A. 半导体材料的霍尔常数比金属大　　 B. 半导体中电子的迁移率比空穴高
C. 半导体材料的电子迁移率比较大　　D. N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件
3.　减小霍尔元件输出不等位电势的办法是（ C ）。
A. 减小激励电流　　B. 减小磁感应强度　　C. 使用电桥调零电位器
4.　UH=KH IB cosθ 中的角θ是指（C ）。
A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角 　　B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角
C. 磁力线与霍尔薄片垂线之间的夹角
二、　填空题
1.　霍尔元件采用恒流源激励是为了（减小温漂 ）。
2.　霍尔器件在额定控制电流下，（B=0） 时，两个霍尔电极之间的（电势差 ）称为不等位电势U0。
3.　霍尔电动势UH正比于控制电流I和磁感应强度B。在实际应用中，人们总是希望获得较大得霍尔电动势。增加控制电流虽然能提高霍尔电动势输出，但控制电流大，元件的（损耗大 ），从而导致元件的（温度升高 ），甚至可能烧毁元件。
三、 问答题
1.　什么是霍尔效应？
答：当电流垂直于外磁场方向通过导体时,在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应,该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）.
2.　一霍尔转速测量仪调制盘上固定有P=200对永久磁极，N极与 S极交替放置，调制盘与被调制转轴刚性连接，在非常接近调制盘的某位置固定一个霍尔元件，调制盘上有一对磁极从霍尔元件下转过，就会产生一个脉冲，发送到频率计在t=5 min的采样时间内，频率计共接受到N=30万个脉冲，则被测轴的转速是多少？
答案：略
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