第五章
1、霍尔效应中，对霍尔电动势的描述不正确的是（ A ）。 A.霍尔系数成反比 B.霍尔元件厚度成反比 C.激励电流成正比 D.磁感应强度成正比
2、作图说明霍尔效应的原理。霍尔元件一般由什么材料制作？为什么？
答：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向和磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应。 半导体做材料
霍尔系数与载流体材料电阻率和载流子迁移率成正比，只有电阻率和载流子迁移率都适合的材料才适合做霍尔元件，半导体正好适合。
3、下图为一采用霍尔传感器的钳型电流表结构图，其中a图为外形图，b图为内部结构图，度分析它的工作原理。 、
答：将被测电流的导线穿过霍尔电流传感器的检测孔。当有电流通过导线时，在导线周围将产生磁场B，磁力线集中在铁心内，并在铁心的缺口处穿过霍尔元件，当霍尔元件上通以控制电流I时，在霍尔元件上产生霍尔电压。由U=KIBCOSθ，根据霍尔电压U,及控制电流I的大小及实际的θ与系数K,可得到B的大小，再由安培定律由被测电流与磁场强度B的关系计算出被测电流的大小。
4、霍尔传感器是基于 霍尔 效应制成的 5、霍尔传感器可以用于位置检测。（ √ ） 6、以下为两相无刷直流电动机工作示意图，试：
1）画出Hall传感器基本测量电路，给出Hall传感器输入输出关系式。 2）下图中Hall元件起什么作用？已知开关型Hall元件导通时输出低电平，截止时输出高电平，试从图中定、转子位置开始，分析该无刷直流电动机运行原理。
答：(1)、霍尔传感器输入输出关系式UH＝KIBcosα
霍尔传感器基本测量电路如下图：
（2）、题目图中Hall元件作为的作用是作为位置传感器以实现电子换向。该无刷直流电动机工作原理：当Hall元件H2面向转子N极方向，H2导通输出低电平，此时功率晶
体管VT2导通，励磁绕组W2通过电流IW2，使定子绕组W2下极性呈S极，转子顺时针旋转。转自H3处时，H2截止，输出高电平，从而W2断电，而H3输出低电平，W3通电，，转子再次顺时针旋转，接着如此循环，电机不停转动。 7、如图所示为一个采用霍尔传感器的钳型电流表结构图
（1-冷轧硅钢片圆环；2-被测电流导线；3-霍尔元件；4-霍尔元件引脚）。试： 画出霍尔传感器基本测量电路，给出霍尔传感器输入输出关系式。 分析钳型电流表工作原理。
答：(1) Hall传感器输入输出关系式UH＝KIBcosα Hall传感器基本测量电路如下图：
(2)、输出霍尔电动势UH＝KiBcosα，保持电流或磁场任一物理量不变，则霍尔电
动势为另一物理量的单值函数。如图所示电流表，工作时必须在霍尔元件中通以恒定的工作电流IC，而被测电流流经导线将产生环形磁场，通过冷轧硅钢片圆环施加在霍尔元件上，输出霍尔电动势的大小体现（可测得）磁场大小，而该磁场大小与被测导线电流之间又有直接物理关系（安培环路定理），由此可测得导线电流大小。
8、在置于磁场中的导体或半导体材料中通入电流，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 电压 ，这种现象称为 霍尔 效应。
9、把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称 霍尔 效应，这个电动势称为 霍尔 电势。外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象成 磁阻 效应
第六章
1、能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上，用于测量人的脉博的压电材料应选用 高分子压电 材料。
2、压电式传感器目前多用于测量（ B ）。
A.静态的力或压力 B.动态的力或压力 C.速度 D.温度 3、压电石英晶体表面上产生的电荷密度与晶体面积成正比（ × ）。
4、压电式传感器则利用了一些具有离子型晶体电介质的__压电__效应，它敏感的最基本的物理量也是力。压电材料的 逆压电 效应还可以用来产生超声波。 1.为什么说压电传感器不适合静态力测量？
由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电元件在交变力的作用下，电荷可以不断补充，可以供给测量回路以一定的电流，故只适用于动态测量
2、压电传感器常选用的压电材料有 PZT压电陶瓷、石英晶体 等，适用于测量 动态 信号。
3、以下传感器中，不能用于无损探伤的传感器是( A )。
A. 压电式传感器 B. 红外传感器 C. 电涡流传感器 D. 超声波传感器
4、常用作为压电传感器的压电材料有（请至少写出两种） 钛酸钡、石英晶体。
3、压电式传感器属于（ A ）
A.物性型传感器 B.结构型传感器 C.电阻型传感器 D.电流型传感器
第七章
1、光敏元件中( B )是直接输出电压的。
A.光敏电阻 B.光电池 C.光敏晶体管 D.光导纤维 2、光敏二极管的工作原理是基于外光电效应。 （╳） 3、试简述光栅传感器测位移的原理。
答：若将两块光栅(主光栅、指示光栅)叠合在一起，并且使它们的刻线之间成一个很小的角度θ，由于遮光效应，两块光栅的刻线相交处形成亮带，而在一块光栅的刻线与另一块光栅的缝隙相交处形成暗带，在与光栅刻线垂直的方向，将出现明暗相间的条纹，这些条纹就称为莫尔条纹。当指示光栅沿着主光栅刻线的垂直方向移动时，莫尔条纹将会沿着这两个光栅刻线夹角的平分线的平行方向移动，光栅每移动一个W，莫尔条纹也移动一个间距B。θ越小，B越大，θ当小于1°以后，可使B>>W，即莫尔现象具有使栅距放大的作用。因此，读出莫尔条纹的数目比读光栅刻线的数目要方便得多。通过光栅栅距的位移和莫尔条纹位移的对应关系，就可以容易地测量莫尔条纹移动数，获取小于光栅栅距的微小位移量。
4、光栅传感器中光栅栅距为W，莫尔条纹的间距B与两光栅线纹夹角θ之间的关系为 W=B/θ 。
5、下列传感器不属于发电型传感器的是( B )
A．光电池 B．电容传感器 C．热电偶传感器 D．压电传感器 6、下列光电元件中工作原理是基于光电导效应的是（ D ）
A．光电池 B．光敏二极管 C．光敏二极管 D．光敏电阻 7、通常用光栅传感器测量（A ）。
A．位移 B．浑浊度 C．加速度 D．温度 8、在智能洗衣机中常需要测量水的浑浊度，可选用（ C ） A．电容传感器 B．超声波传感器 C．光电传感器 D．霍尔传感器
9、莫尔条纹是怎样产生的？它具有哪些特性？
答：把光栅常数相等的主光栅和指示光栅刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者栅线之间保持很小夹角，在近似于垂直方向出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。 莫尔条纹具有如下重要特性：平均效应、放大作用、对应关系。
10、物体受到光照产生定向电动势的光电效应现象又被称为 光生伏特 效应，对应此工作原理的光电元件有 光电池 。
11、下面不属于莫尔条纹重要特性的是（ c ） A．平均效应 B．放大作用 C．温度补偿 D．对应关系 12、光敏二极管工作时，其上（ B ）
A．加正向电压 B．加反向电压
C．不需加电压 D．加正向、反向电压都可以
13、在精车床上使用刻线3600条/周的圆光栅作长度检测时，测量电路采用四倍频细分，其线位移检测分辨力为2.5μm，问该车床丝杠的螺距为多少？
解：机床丝杠旋转一周，圆光栅也旋转一周，水平位移为一个螺距。测量电路采用四倍频细分，即分辨力提高了4倍，又已知装置检测分辨力为2.5μm，故在未细分前一个莫尔条纹间距所对应的螺母水平位移应为 2.5μm×4＝10μm
又由于圆光栅旋转一周，水平位移为一个螺距，而莫尔条纹间距与圆光栅栅距之间严格的一一对应关系，因此螺距应为 3600×10μm =36mm
14、光栅传感器中，Moire条纹的特点： 平均效应 、放大效应、对应关系。
15、在下面的光电元件中，负载电阻一定时，短路电流与光照度成线性关系的是（ A ） A．光电池 B．光敏电阻 C．光敏二极管 D．光敏三极管 16、下面不属于莫尔条纹重要特性的是（ C ） A．误差平均效应 B．位移放大作用
C．有细分作用 D．光栅位移与莫尔条纹位移对应关系 17、下图为典型的伺服电机控制数控机床进给工作台实物图，丝杠螺母副将角位移量转变为线位移，利用十位绝对式码盘用于对电机角位移的测量，采用标准二进制输出（8421码制），问：
（1）该十位绝对式码盘分辨力为角度多少度？
（2）若螺距t=4mm，当码盘尚未转过一圈，且输出为1000000000B时，螺母移动了多少？ 解：(1)、码盘分辨力
360?360???n?10?0.3516?
22360? 9?（2）当码盘输出1000000000B时，转过角位移为?2＝180 210 此时螺母移动距离为4mm/周?0.5周＝2mm18、数字式位置传感器可以用于人体步行速度的测量。 （ × ）
19、有一直线光栅，每毫米刻线为100线，主光栅与指示光栅的夹角θ为1.8度，采用4细分技术，则栅距W、分辨力以及莫尔条纹宽度为各为多少？
答： W为0.01mm ；1/100=0.01mm 分辨力为W/4=2.5um；
莫尔条纹宽度L为0.32mm. L=W/(1.8*Pi/180)
20、图为光栅传感器辨向的工作原理和逻辑电路。在相隔B/4间距的位置上，放置两个光电元件1和2，（4是莫尔亮条纹，3为中间的暗条纹。）得到两个相位差π/2的电信号u1和u2（图中波形是消除直流分量后的交流分量），经过整形后得两个方波信号u1′和u2′。 试述光栅辨向原理。
u1u2 u3W124 34BHu?2W0WWx4 ?u142Y1BB? u1 u?u?22 AY2A
AA
答：从图中波形的对应关系可看出，当光栅沿A方向移动时，u1′经微 分电路后产生的脉冲, 正好发生在u2′的“1”电平时，从而经Y1输出一个计数脉冲；（2分）而u1′经反相并微分后产生的脉冲，则与u2′的“0”电平相遇，与门Y2被阻塞，无脉冲输出。 在光栅沿/A方向移动时，u1′的微分脉冲发生在u2′为“0”电平时，与门Y1无脉冲输出；而u1′的反相微分脉冲则发生在u2′ 的“1”电平时， 与门Y2输出一个计数脉冲, 则说明u2′的电平状态作为与门的控制信号，来控制在不同的移动方向时，u1′所产生的脉冲输出。 这样就可以根据运动方向正确地给出加计数脉冲或减计数脉冲， 再将其输入可逆计数器，实时显示出相对于某个参考点的位