传感器没有输入时，C1=C2，R1=R2=R， 则正、负半周对称 双T型电桥电路 传感器有输入时 如C1↑>C2, 正半周：C1充电电量增多，C2放电情况不变。输出正电压情况不变。 U0?0 U0?0 如果C1 ＜ C2↑，0 电路的优点：简单，不须附加相敏检波电路。 正半周：C1充电电量不变，C2放电情况增加。输出正电压情况变大。 U?0 负半周：C2充电情况不变，C1放电电流增大 。输出负电压变小。 负半周：C2充电电量增加，C1放电电流不变。输出负电压情况不变。 13. 三种电容传感器各适合测量哪些量。 面积变化型 角位移或较大的线位移 介质变化型 物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定 极距变化型 微小的极距变化 第四章 光电式传感器
1. 内光电效应，外光电效应和光生伏特效应。 内光电效应：在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如光敏电阻等。 外光电效应 光电导效应 光生伏特效应 在光线作用下使电子逸出物体表面在光线作用下能使物体产生一定方向的电动势的现象。如光电的现象。如光电管、光电倍增管。 池、光敏晶体管等。 2. 光电管和光电倍增管的工作原理。 在入射光极为微弱时，光电管能产生的光电流就很小， 光电倍增管：放大光电流 光电阴极→光电倍增极→阳极 倍增极上涂有锑化铯或银镁合金等光敏材料，并且电位逐 级升高。 在光的照射下，光电子从阴极表面逸出，被阳极吸引，阴极发射的光电子以高速射到倍增极上，引起二次电子发在光电管内形成电子流，在外部电路就产生了电流。若射。 光强增大，光电流就变大，从而实现光电转换。 二次电子发射系数 ζ = 二次发射电子数／入射电子数 若倍增极有n，则倍增率为ζn 3. 光敏电阻，光敏二极管，光敏晶体管及光电池的工作原理。 光敏电阻 当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小 当有光照时，光敏电阻值(亮电阻)急剧减少，电流迅速增加 光敏二极管 结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中。在电路中一般是处于反向工作状态的。 光敏晶体管 与一般晶体管很相似，具有两个PN结。把光信号转换为电信号同时，又将信号电流加以放大。 光电池 有光线作用下实质上就是电源，电路中有了这种器件就不再需要外加电源。 直接将光能转换为电能的光电器件，是一个大面积的pn结。当光照射到pn结上时，便在pn结的两端产生电动势(p区为正，n区为负) 。 用导线将pn结两端用导线连接起来，就有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至n区。若将电路断开，就可以测出光生电动势。 第五章 电动势式传感器原理与应用
1. 磁电式传感器的工作原理及其应用。 工作原理 通过磁电作用将被测量（如振动、转速、扭矩）转换成电势信号。 d?法拉第电磁感应定律： E??kdt如果线圈是N匝，磁场强度是B，每匝线圈的平均长度la，线圈相对磁场运动的速度为υ=dx/dt， E??N则整个线圈中所产生的电动势为：直接应用 d?dx?NBla??NBla?dtdt 测定速度：在信号调节电路中接积分电路，或微分电路，磁电式传感器就可以用来测量位移或加速度。 2. 什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？ 霍尔效应 在金属或半导体薄片的两端通过控制电流，并在薄片的垂直方向上施加磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势（霍尔电势） 霍尔电势 UH1IB??ned 霍尔电压（一般称霍尔电势）的大小和方向与下述因素有关： 1、激励电流I 2、与激励电流垂直的磁感应强度分量B（UH=KIB） 3、器件材料（决定灵明度系数K） 4、霍尔电势的方向还与半导体是P型还是N型有关,两者方向相反 3. 霍尔传感器有哪些用途？ 电磁测量：测量恒定的或交变的磁感应强度、有功功率、无功功率、相位、电能等参数； 自动检测系统：多用于位移、压力的测量。 微位移和压力 磁场 位移测量、力、压力、应变、机械振动、加速度 霍尔式磁罗盘、霍尔式方位传感器、霍尔式转速传感器 4. 霍尔元件的温度误差及其补偿。 产生原因 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数，如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。 补偿 选用温度系数小的元件 采用恒温措施 采用恒流源供电 5. 什么是不等位电阻，不等位电势？霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？ 不等位电势 当霍尔元件的控制电流为额定值时，若元件所处位置的磁感应强度为零，测得的空载霍尔电势。 不等位电阻 r 0 6. 什么是正压电效应和逆压电效应？ 正压电效应 对某些电介质，沿着一定方向施力而使它变形时，在它的两个表面上产生符号相反的电荷， 当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。 当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变。 逆压电效应当在电介质极化方向施加交流电压时，这些电介质会产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩(电致伸缩 ) 变形。例子：蜂鸣器 7. 常用的压电材料有哪些？比较几种常用压电材料的优缺点，说出各自适用于什么场合？ 石英晶体 。 X方向受压力x11xY方向受压力 沿x方向施力fx，在与x垂直的平面上将产生电荷。q ? d f ，与尺寸无关 沿y方向施力fy，在与x轴垂直的平面上产生电荷 qy?d12aafy??d11fy与尺寸有关 bb，式中：d11为x方向受力的压电系数，d12为y轴方向受力的压电系数,有d12=—d11； a、b——晶体切片的长度和厚度。 压电陶瓷 当作用力沿极化方向时，在极化面上出现电荷：q?d33f，d33—压电陶瓷的纵向压电常数。 压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料，它具有电畴结构。电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向，从而存在一定的电场。在没有外电场作用时，各个电畴在晶体上杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消，因此原始的压电陶瓷内极化强度为零，见图（a）。 高分子压电材料 8. 石英晶体和压电陶瓷的压电效应原理。 9. 为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式
和适用场合。（能写出串、并联后等效电容值，以及串并联适用的场合） 电压等效电路 等效为一个电荷源Q与一个电容Ca并联的电路 电荷等效电路 等效成一个电源U = Q/Ca 和一个电容Ca的串联电路。 电压放大器（阻抗变换器） R?RaRiRa?RiC?Ca?Cc?Ci Ca：传感器的电容 Ra：传感器的漏电阻 Cc：连接电缆的等效电容 Ri：放大器的输入电阻 Ci：输入电容 ??iUiR1?j?RC 10. 压电式传感器的等效电路。 11. 电荷放大器有什么特点？ 在一定条件下，传感器的灵敏度与电缆长度无关。 1、电荷放大器的输出电压只与输入电荷量和反馈电容有关，而与放大器的放大系数的变化或电缆电容等均无关系。 2、只要保持反馈电容的数值不变，就可得到与电荷量Q变化成线形关系的输出电压。 3、反馈电容Cf小，输出就大，要达到一定的输出灵敏度要求，必须选择适当的反馈电容。 4、输出电压与电缆电容无关条件：（1+K）Cf >>（Ca+Cc+Ci） 第六章 温度检测
1. 接触式测温方法的优点和缺点。（简答） 优点 直观、可靠，测量仪表也比较简单。 缺点 由于敏感元件必须与被测对象接触，在接触过程中就可能破坏被测对象的温度场分布，从而造成测量误差。 有的测温元件不能和被测对象充分接触，不能达到充分的热平衡，使测温元件和被测对象温度不一致，也会带来误差。 在接触过程中，介质腐蚀性，高温时对测温元件的影响，影响测温元件的可靠性和工作寿命。 2. 影响较大的两个经验温标。华氏温标、摄氏温标 3. 常用的热电阻有哪几种?适用范围如何? 材料 温度系数α（1/℃） 比电阻ρ（.mm2/m） 温度范围（℃） 特 性 √铂 3.92×10-3 0.0981 -200 ~ +650 近线性 √铜 4.25×10-3 0.0170 -50 ~ +150 线性 铁 6.50×10-3 0.0910 -50 ~ +150 非线性 镍 6.60×10-3 0.1210 -50 ~ +100 非线性 4. 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点? 热敏电阻 热电阻 优点 ①具有电阻值和电阻温度系数大（4～9倍） 、灵敏度高；②体积小、结构简单；灵敏度低 ③热惯性小、响应速度快；④使用方便；⑤寿命长；⑥易于实现远距离测量。 缺点 ①互换性较差，同一型号的产品特性参数有较大区别；②稳定性较差；③非线性严重，不能在高温下使用。 热敏电阻在不同值时的电阻－温度特性，温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于：－100～＋300℃之间测温。应用较多。 NTC的温度系数 稳定性好，线性关系好 5. 根据热敏电阻随温度变化的特性不同，热敏电阻可以分为哪三种类型，各有什么特点。 √负温度系数热敏电阻NTC (1)?T?const. (2)T?：?T?低温段比高温段灵敏 ( 3 ) 灵敏度比金属热电阻高（10倍） 正温度系数热敏电阻PTC 临界温度系数热敏电阻CRT 热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。可以用作各种电器设备的过热保护。 也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。主要用作温度开关。 6. 热敏电阻的线性化方法。 7. 热电阻的三线制接法及其特点。