《传感器与检测技术》题库一试卷2答案注意事项：1、本试卷共5页，满分为100分，考试时间为90分钟。2、答题时请使用蓝、黑钢笔或圆珠笔，不得使用红颜色墨水笔。除特殊要求外不得使用铅笔。三四三五总分题目-分数核对得分阅卷人分数一、填空题：（每题1分，共30分）（说明：将认为正确答案写在每小题相应的横线上）1.量程、灵敏度温度气压温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器磁学式传感器、光电式传感器2.应变效应3.电容机械物理量电量4.自感互感5.电阻式非电阻式6.外光电效应内光电效应光生伏特效应光生伏特7.灵敏度烧伤感光面8.材料接触点温度9.摄像机、照相机、监视器10.电信号分数二、画图题：（共11分）（说明：将认为正确答案写在每小题相应的横线上）根据下图所示石英晶体切片上的受力方向，标出晶体切片上产生电荷的符号，并就其中一种情况来说明你的理解。JIITR-bu(e)当在X轴向施加压力时，如图所示，各晶格上的带电粒子均产生相对位移，正电荷中心向B面移动，负电荷中心向A面移动，因而B面呈现正电荷，A面呈现负电荷。当在X轴向施加拉伸力时，如图所示，晶格上的粒子均沿X轴向外产生位移，但硅第页（共页）
第 页 （共 页） 《传感器与检测技术》题库—试卷 2 答案 注意事项：1、本试卷共 5 页，满分为 100 分，考试时间为 90 分钟。 2、答题时请使用蓝、黑钢笔或圆珠笔，不得使用红颜色墨水笔。除特 殊要求外不得使用铅笔。 题 目 一 二 三 四 五 总 分 分数核对 得 分 阅卷人 一、填空题：（每题 1 分，共 30 分） （说明：将认为正确答案写在每小题相应的横线上） 分数 1. 量程、灵敏度 温度 气压 温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感 器 磁学式传感器、光电式传感器 2.应变效应 3. 电容 机械物理量 电量 4. 自感 互感 5. 电阻式 非电阻式 6.外光电效应 内光电效应 光生伏特效应 光 生伏特 7. 灵敏度 烧伤感光面 8.材料 接触点温度 9.摄像机、照相机、监视 器 10.电信号 二、画图题：（共 11 分） （说明：将认为正确答案写在每小题相应的横线上） 分数 根据下图所示石英晶体切片上的受力方向，标出晶体切片上产生电荷的符号， 并就其中一种情况来说明你的理解。 当在 X 轴向施加压力时，如图所示，各晶格上的带电粒子均产生相对位移，正电荷 中心向 B 面移动，负电荷中心向 A 面移动，因而 B 面呈现正电荷，A 面呈现负电荷。 当在 X 轴向施加拉伸力时，如图所示，晶格上的粒子均沿 X 轴向外产生位移，但硅
离子和氧离子向外位移大，正负电荷中心拉开，B面皇现负电荷，A面呈现正电荷。在Y方向施加压力时，如图所示，晶格离子沿Y轴被向内压缩，A面呈现正电荷，B面呈现负电荷。沿Y轴施加拉伸力时，如图所示，晶格离子在Y向被拉长，X向缩短，B面呈现正电荷，A面呈现负电荷。分数三、名词解释题：（每题5分，共15分）1.传感器传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。2.热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，称为热释电效应。3.霍尔效应在置于磁场中的导体或半导体内通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应。分数四、问答题：（每题8分，共24分）1.分析红外线自动干手器电路工作原理。答：红外光脉冲信号发射电路发射红外光，红外光敏二极管及后续电路组成红外光脉冲的接收、放大、整形、滤波及开关电路。当将手放在干手器的下方10～15cm时，红外光线经人手反射后被红外光敏二极管接收并转换成脉冲电压信号，经放大整形，形成高电平经反相器F5变为低电平，使VT4导通，继电器K得电工作，触点K1闭合接通电热风机，热风吹向手部。2.光电效应有哪几种？与之对应的光电元件有哪些？答：通常把光电效应分为三类：外光电效应，内光电效应和光生伏特效应。根据这些光电效应可制成不同的光电转换器件（光电元件），如：光电管，光电倍增第页 (共页)
第 页 （共 页） 离子和氧离子向外位移大，正负电荷中心拉开，B 面呈现负电荷，A 面呈现正电荷。 在 Y 方向施加压力时，如图所示，晶格离子沿 Y 轴被向内压缩， A 面呈现正电荷， B 面呈现负电荷。沿 Y 轴施加拉伸力时，如图所示,晶格离子在 Y 向被拉长，X 向缩 短，B 面呈现正电荷，A 面呈现负电荷。 三、名词解释题：（每题 5 分，共 15 分） 分数 1. 传感器 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的 器件或装置。 2. 热释电效应 当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热 变化产生的电极化现象，称为热释电效应。 3. 霍尔效应 在置于磁场中的导体或半导体内通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流 都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应。 四、问答题：（每题 8 分，共 24 分） 分数 1.分析红外线自动干手器电路工作原理。 答：红外光脉冲信号发射电路发射红外光，红外光敏二极管及后续电路组成红 外光脉冲的接收、放大、整形、滤波及开关电路。当将手放在干手器的下方10～15cm 时，红外光线经人手反射后被红外光敏二极管接收并转换成脉冲电压信号，经放大 整形，形成高电平经反相器F5变为低电平，使VT4导通，继电器K得电工作，触点K1 闭合接通电热风机，热风吹向手部。 2. 光电效应有哪几种？与之对应的光电元件有哪些？ 答：通常把光电效应分为三类：外光电效应，内光电效应和光生伏特效应。根 据这些光电效应可制成不同的光电转换器件（光电元件），如：光电管，光电倍增
管，光敏电阻，光敏晶体管，光电池等。光电管的金属阳极A和阴极封装在一个玻璃壳内，当入射光照射在阴极时，从阴极表面溢出的电子被具有正向电压的阳极所吸引，在光电管中形成电流，称为光电流。光电流IΦ正比于光电子数，而光电子数又正比于光通量。光敏电阻受到光照时，电阻率变小。光照愈强，阻值愈低。入射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电子也逐渐恢复原值。光敏晶体管有两个PN结，从而可以获得电流增益。光线通过透明窗口落在集电结上，在集电结附近产生电子一空穴对，大部分的电子穿越基区流向集电区，集电极电流IC是原始光电流的β倍，灵敏度高。光电池基于光生伏特效应。当光照射在光电池上时，可以直接输出电动势及光电流。3.蛋尔电压与哪些因素有关？答：（1）霍尔电压UH大小与材料的性质有关。（2）霍尔电压UH与元件的尺寸关系很大，生产元件时要考虑到。（3）霍尔电压UH与控制电流及磁场强度有关。分数五、综合题：（每题10分，共20分）1.造纸工业中经常需要测量纸张的“白度”以提高产品质量，请你设计一个自动检测纸张“白度”的测量仪，要求：(1)画出传感器简图：（2）画出测量电路简图；简要说明其工作原理。答：如图所示，光源照射白纸，反射光照射到光电池上，产生光生电动势输出，光生电动势大小与白纸反射光强度有关，反射光强度又与白纸的白度有关。该光生电动势经运算放大器放大后输出到测量仪表，或再经A/D转换输入计算机，测出白纸白度。其测量精度需用精确的白度仪进行校准。白纸CHF光源d上中11王池第页（共页）
第 页 （共 页） 管，光敏电阻，光敏晶体管，光电池等。光电管的金属阳极A和阴极K封装在一个玻 璃壳内，当入射光照射在阴极时，从阴极表面溢出的电子被具有正向电压的阳极所 吸引，在光电管中形成电流，称为光电流。光电流Iφ正比于光电子数，而光电子 数又正比于光通量。光敏电阻受到光照时，电阻率变小。光照愈强，阻值愈低。入 射光消失，电子-空穴对逐渐复合，电子也逐渐恢复原值。光敏晶体管有两个PN结， 从而可以获得电流增益。光线通过透明窗口落在集电结上，在集电结附近产生电子 -空穴对，大部分的电子穿越基区流向集电区，集电极电流IC是原始光电流的β倍， 灵敏度高。光电池基于光生伏特效应。当光照射在光电池上时，可以直接输出电动 势及光电流。 3.霍尔电压与哪些因素有关？ 答：（1）霍尔电压UH大小与材料的性质有关。（2）霍尔电压UH与元件的尺寸 关系很大，生产元件时要考虑到。（3）霍尔电压UH与控制电流及磁场强度有关。 五、综合题：（每题 10 分，共 20 分） 分数 1.造纸工业中经常需要测量纸张的“白度”以提高产品质量，请你设计一个自动检 测纸张“白度”的测量仪，要求： （1） 画出传感器简图； （2） 画出测量电路简图； 简要说明其工作原理。 答：如图所示，光源照射白纸，反射光照射到光电池上，产生光生电动势输出， 光生电动势大小与白纸反射光强度有关，反射光强度又与白纸的白度有关。该光 生电动势经运算放大器放大后输出到测量仪表，或再经 A／D 转换输入计算机，测 出白纸白度。其测量精度需用精确的白度仪进行校准
2.用K型（镍铬一镍硅）热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度t0=20℃，测得热电势E（t，t0）为37.724mV，求加热炉温度。（已知分度表数据：E(20℃,0℃)=1.103mV，E(930℃,0℃)=38.827mv)答：参考端（自由端）温度to=20℃，由分度表可查得E(20℃0℃)=1.103mV，若测得热电势E(t,20℃)=37.724mv，则可得E(t0℃)=E(t,20℃+E(20℃,0℃）=37.724+1.103=38.827mV，再查分度表可知炉温-930℃。第页（共页）
第 页 （共 页） 2. 用 K 型（镍铬—镍硅）热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度 t0=20℃，测得 热 电 势 E （ t ，t0 ） 为 37.724mV, 求 加 热 炉 温 度。 ( 已知 分 度表 数据 ： E(20℃,0℃)=1.103mv，E(930℃,0℃)=38.827mv) 答： 参考端（自由端）温度 t0=20℃，由分度表可查得 E(20℃,0℃)=1.103mv， 若测得 热 电 势 E(t,20 ℃ )=37.724mv ， 则 可 得 E(t,0 ℃ )=E(t,20 ℃ +E(20℃,0℃)=37.724+1.103=38.827mv，再查分度表可知炉温 t=930℃