答案：电容式传感器并不是一个纯电容，其完整的等效电路如图3-50（a）所示，L包括引线电缆电感和电容式传感器本身的电感：r由引线电阻、极板电阻和金属支架电阻组成：C0为传感器本身的电容：CP为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生的电容：Rg是极间等效漏电阻，它包括极板间及与外界间的漏电损耗和介质损耗。问题2电容式传感器常用的测量电路有哪些，各自有什么特点？答案：（1）电桥电路，其主要特点有：①高频交流正弦波供电：②电桥输出调幅波，要求其电源电压波动极小，需采用稳幅、稳频等措施：③通常处于不平衡工作状态，所以传感器必须工作在平衡位置附近，否则电桥非线性增大，且在要求精度高的场合应采用自动平衡电桥：④输出阻抗很高（一般达几兆欧至几十兆欧），输出电压低，必须后接高输入阻抗、高放大倍数的处理电路。调频电路，其主要特点有：①抗于扰能力强，特性稳定：②具有较高的灵敏度，可以测量0.01um级的位移变化量：③能取得高电平的直流信号（伏特数量级）：④因为是频率输出，易于用数字仪器测量，并和计算机接口通信，可以发送、接收，能达到遥测遥控的且的。（3）差动脉冲调宽电路，其特点：只采用直流电源，无需振荡器和相敏检波器，即能获得直流输出：输出信号一般为100kHz-1MHz的矩形波，所以直流输出只需经低通滤波器简单地引出。虽然对直流电源的电压稳定度要求较高，但比高稳定度的稳频稳幅交流电源易于做到。（4）运算放大器电路，其特点：运算放大器的输出电压与极板间距离d呈线性关系。运算放大器电路解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题。但要求Zi及K足够大。为保证仪器精度，还要求电源电压的幅值和固定电容C值稳定。学习单元5力敏传感器的应用实例问题1三轴加速度传感器有哪些种类，主要应用在哪里？答案：主要可分为压电式、电容式及热感应式三种。主要应用于汽车电子领域，主要集中在车身操控、安全系统和导航，典型的应用如汽车安全气囊、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序、电控悬挂系统等。模块四磁敏传感器学习单元1磁电式传感器问题1磁电感应式传感器的工作原理是什么？答案：磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的，根据电磁感应定律，线圈两端的感应电动势正比于线圈所包围的磁链对时间的变化率
答案：电容式传感器并不是一个纯电容，其完整的等效电路如图3-50（a）所示，Ｌ包括 引线电缆电感和电容式传感器本身的电感；ｒ由引线电阻、极板电阻和金属支架电阻组成； Ｃ ０为传感器本身的电容；ＣＰ为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生 的电容；Ｒｇ是极间等效漏电阻，它包括极板间及与外界间的漏电损耗和介质损耗。 问题2 电容式传感器常用的测量电路有哪些，各自有什么特点? 答案：（1）电桥电路，其主要特点有：①高频交流正弦波供电；②电桥输出调幅波， 要求其电源电压波动极小，需采用稳幅、稳频等措施；③通常处于不平衡工作状态，所以传 感器必须工作在平衡位置附近，否则电桥非线性增大，且在要求精度高的场合应采用自动平 衡电桥；④输出阻抗很高（一般达几兆欧至几十兆欧），输出电压低，必须后接高输入阻抗、 高放大倍数的处理电路。 调频电路，其主要特点有：①抗干扰能力强，特性稳定；②具有较高的灵敏度，可以测 量0.01μｍ级的位移变化量；③能取得高电平的直流信号（伏特数量级）；④因为是频率输 出，易于用数字仪器测量，并和计算机接口通信，可以发送、接收，能达到遥测遥控的目的。 （3）差动脉冲调宽电路，其特点：只采用直流电源，无需振荡器和相敏检波器，即能 获得直流输出；输出信号一般为100kHz-1MHz的矩形波，所以直流输出只需经低通滤波器简 单地引出。虽然对直流电源的电压稳定度要求较高，但比高稳定度的稳频稳幅交流电源易于 做到。 （4）运算放大器电路，其特点：运算放大器的输出电压与极板间距离 d 呈线性关系。 运算放大器电路解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题。但要求Zi及K足够大。 为保证仪器精度, 还要求电源电压的幅值和固定电容C值稳定。 学习单元 5 力敏传感器的应用实例 问题1 三轴加速度传感器有哪些种类，主要应用在哪里? 答案：主要可分为压电式、电容式及热感应式三种。主要应用于汽车电子领域，主要集 中在车身操控、安全系统和导航，典型的应用如汽车安全气囊、ABS防抱死刹车系统、电子 稳定程序、电控悬挂系统等。 模块四 磁敏传感器 学习单元 1 磁电式传感器 问题1 磁电感应式传感器的工作原理是什么? 答案：磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的，根据电磁感应定律，线圈两端的 感应电动势正比于线圈所包围的磁链对时间的变化率
问题2恒定磁通路电感应式传感器的主要组成部分由哪些，分别有什么作用？答案：由永久磁铁4、线圈3、弹簧2、阻尼器（金属骨架）1和壳体5等组成磁路系统产生恒定的磁场，磁路中的工作气隙是固定不变的。在动圈式中，运动部件是线圈，永久磁铁与传感器壳体固定，线圈与金属骨架用柔软弹簧支承。在动铁式中，运动部件是磁铁，线圈、金属骨架和壳体固定，永久磁铁用柔软弹簧支撑。两者的阻尼都是由金属骨架与磁场发生对运动而产生的电磁阻尼。学习单元2电感式传感器问题1电感应式传感器的工作原理是什么？答案：将被测量变化转换成电感量变化的传感器，称为电感式传感器。电感式传感器利用电磁感应原理将被测非电量（如位移、压力、流量、振动等）转换为线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。问题2涡流式传感器电涡流产生的条件是什么？答案：①存在交变磁场：②导体处于交变磁场中。学习单元3霍尔传感器问题1霍尔效应是什么？答案：一块长为小、宽为b、厚为d的半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片中。当在侧面加控制电流1时，在垂直于电流和磁场方向的另两侧上将产生一个大小与控制电流丨和磁感应强度B的乘积成比例的电动势UH。这种现象称为霍尔效应。问题2钳形电流表的主要工作原理是什么？答案：钳形电流表采用分割式铁芯和霍尔元件(holeelement)组合，当被测电流l通过传感器时，霍尔元件感应输出一个霍尔电压VH，可以通过检测霍尔电压VH，来计算被测试电流，霍尔电压VH比例于被测试电流，而通过铁芯心的导线就成为电流互感器的一次线圈，而线路中电流便在二次线圈中感应出电流，就能测试出线路电流。学习单元4磁敏传感器的应用问题1磁敏传感器有哪些种类？主要应用在哪里？答案：霍尔传感器用于测转速。电磁流量计用于丈量导电液体体积流量。问题2电磁流量计应用在哪里?实际使用时需要注意什么？答案：电磁流量计的丈量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易梗阻合用于丈量
问题2 恒定磁通路电感应式传感器的主要组成部分由哪些，分别有什么作用？ 答案：由永久磁铁4、线圈3、弹簧2、阻尼器（金属骨架）1和壳体5等组成磁路系统产 生恒定的磁场，磁路中的工作气隙是固定不变的。在动圈式中，运动部件是线圈，永久磁铁 与传感器壳体固定，线圈与金属骨架用柔软弹簧支承。在动铁式中，运动部件是磁铁，线圈、 金属骨架和壳体固定，永久磁铁用柔软弹簧支撑。两者的阻尼都是由金属骨架与磁场发生相 对运动而产生的电磁阻尼。 学习单元 2 电感式传感器 问题1 电感应式传感器的工作原理是什么? 答案：将被测量变化转换成电感量变化的传感器，称为电感式传感器。电感式传感器利 用电磁感应原理将被测非电量（如位移、压力、流量、振动等）转换为线圈自感系数Ｌ或互 感系数Ｍ 的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。 问题2 涡流式传感器电涡流产生的条件是什么？ 答案：① 存在交变磁场；② 导体处于交变磁场中。 学习单元 3 霍尔传感器 问题1 霍尔效应是什么? 答案：一块长为 l、宽为 b、厚为 d的半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场（磁场方 向垂直于薄片中。当在侧面加控制电流 I 时，在垂直于电流和磁场方向的另两侧上将产生 一个大小与控制电流 I 和磁感应强度 B 的乘积成比例的电动势 UH。这种现象称为霍尔效 应。 问题2 钳形电流表的主要工作原理是什么？ 答案：钳形电流表 采用分割式铁芯和霍尔元件(hole element)组合，当被测电流I通过传 感器时，霍尔元件感应输出一个霍尔电压VH，可以通过检测霍尔电压VH，来计算被测试电 流I，霍尔电压VH比例于被测试电流I，而通过铁芯心的导线就成为电流互感器的一次线圈， 而线路中电流便在二次线圈中感应出电流，就能测试出线路电流。 学习单元 4 磁敏传感器的应用 问题1 磁敏传感器有哪些种类？主要应用在哪里？ 答案：霍尔传感器用于测转速。电磁流量计用于丈量导电液体体积流量。 问题2 电磁流量计应用在哪里?实际使用时需要注意什么? 答案：电磁流量计的丈量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易梗阻合用于丈量
含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。电磁流量计的丈量范围度大，通常为20：1~50：1，可选流量范围宽。满度值液体流速可在0.5~10m/s内选定。模块五光敏传感器学习单元1光电效应和光电器件问题1常用的光电器件有哪些？分别是什么原理。答案：光电式传感器是将光信号转换成电量的一种变换器，工作的理论基础就是光电效应。从传感器本身来看，光电效应可以分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三类。①光电管。光电管是一种具有悠久历史的光传感器。它是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管，基于光电效应。②光电倍增管。③光敏电阻。光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。①光电池。光电池是一种利用光生伏特效应把光直接转换成电能的半导体光电器件。问题2电式边缘位置传感器原理是什么？答案：白炽灯1所发出的光线经过双凸透镜2会聚，然后由半透反射镜3所反射使光路折转90°，经平凸透镜4会聚后成平行光束。这光束由带材遮挡一部分，另一部分射到角矩阵反射镜6后被反射又经过透镜4、半透反射镜3和双凸透镜会聚于光电晶体管8上。学习单元2CCD图像传感器问题1面型CCD和线性CCD的原理有哪些异同点答案：线型CCD图像传感器可以直接接收一维光信息，不能直接将二维图像转变为视频信号输出，为了得到整个二维图像的视频信号，就必须用扫描的方法。线型CCD图像传感器主要用于测试、传真和光学文字识别技术等方面。按一定的方式将一维线型光敏单元及移位寄存器排列成二维阵列，即可以构成面型CCD图像传感器，主要用于摄像机及测试技术。问题2CCD固体图像传感器作为一种测量尺寸的传感器有什么优点？答案：CCD固体图像传感器作为一种能有效实现动态非接触测量的传感器，被广泛应用于物体尺寸、位移、表面形状、温度以及图形文字识别、图像检测等领域。利用CCD对尺寸检测按原理可分为三种：衍射法、投影法和光学成像法。这三种测量方法分别适合不同的尺寸物体。CCD还可以进行非接触式小角度偏移测量。学习单元3红外传感器问题1红外线的种类，什么是大气窗口？
含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。电磁流量计 的丈量范围度大，通常为20：1～50：1，可选流量范围宽。满度值液体流速可在0.5～10m/s 内选定。 模块五 光敏传感器 学习单元 1 光电效应和光电器件 问题1 常用的光电器件有哪些？分别是什么原理。 答案：光电式传感器是将光信号转换成电量的一种变换器，工作的理论基础就是光电效 应。从传感器本身来看，光电效应可以分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三类。 ① 光电管。光电管是一种具有悠久历史的光传感器。它是一个装有光电阴极和阳极的真空 玻璃管，基于光电效应。②光电倍增管。③ 光敏电阻。光敏电阻的工作原理是基于内光电 效应。④ 光电池。光电池是一种利用光生伏特效应把光直接转换成电能的半导体光电器件。 问题2 电式边缘位置传感器原理是什么? 答案：白炽灯1所发出的光线经过双凸透镜2会聚，然后由半透反射镜3所反射使光路折 转90°，经平凸透镜4会聚后成平行光束。这光束由带材遮挡一部分，另一部分射到角矩阵 反射镜6后被反射又经过透镜4、半透反射镜3和双凸透镜会聚于光电晶体管8上。 学习单元 2 CCD 图像传感器 问题1 面型CCD和线性CCD的原理有哪些异同点。 答案：线型ＣＣＤ图像传感器可以直接接收一维光信息，不能直接将二维图像转变为视 频信号输出，为了得到整个二维图像的视频信号，就必须用扫描的方法。线型ＣＣＤ图像传 感器主要用于测试、传真和光学文字识别技术等方面。按一定的方式将一维线型光敏单元及 移位寄存器排列成二维阵列，即可以构成面型ＣＣＤ图像传感器，主要用于摄像机及测试技 术。 问题2 CCD 固体图像传感器作为一种测量尺寸的传感器有什么优点？ 答案：CCD 固体图像传感器作为一种能有效实现动态非接触测量的传感器，被广泛应用 于物体尺寸、位移、表面形状、温度以及图形文字识别、图像检测等领域。 利用 CCD 对尺寸检测按原理可分为三种：衍射法、投影法和光学成像法。这三种测量 方法分别适合不同的尺寸物体。CCD还可以进行非接触式小角度偏移测量。 学习单元 3 红外传感器 问题1 红外线的种类，什么是大气窗口？