而与霍尔片厚度d成反比。为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。 8.1光电效应有哪几种？相对应的光继电器件各有哪些？
答：1.光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。内光电效应又可分为光电 导效应和光生伏特效应。 2.光电器件
（1）基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管、光电摄像管等。 （2）基于光电导效应的光电器件有光敏电阻。
（3）基于光生伏特效应的光电器件有光电池、光敏二极管、三极管。
8.2试述光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光电池的工作原理，在实际应用时各有什么特点？
答：1.光敏电阻的工作原理
其工作原理是基于光电导效应，其阻值随光照增强而减小。光敏电阻没有极 性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无 光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏 电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电 流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好， 此时光敏电阻的 灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级， 亮电阻值在几千欧以下。 2.光敏二极管的工作原理
在无光照时，处于反偏的光敏二极管工作在截止状态，其反向电阻很大， 反向电流很小，这种反向电流称为暗电流。当有光照射到光敏二极管的PN结 时，PN结附近受光子轰击，吸收其能量而产生电子-空穴对，它们在反向电压 和内电场的作用下，漂移越过PN结，形成比无光照时大得多的反向电流，该 反向电流称为光电流，此时，光敏二极管的反向电阻下降。 若入射光的强度 增强，产生的电子-空穴对数量也随之增加，光电流也响应增大，即光电流与 光照度成正比。
如果外电路接上负载，便可获得随光照强弱变化的信号。光敏二极管的光电 流 I 与照度之间呈线性关系。光敏二极管的光照特性是线性的，所以适合检测 等方面的应用。 光敏晶体管的工作原理
大多数光敏晶体管的基极无引出线，当集电极加上相对于发射极为正的电压而
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不接基极时，集电结就是反向偏压。当光照射在集电结时，就会在结附近产生
电子—空穴对，光生电子被拉到集电极，基区留下空穴，使基极与发射极间的电压升高，这样便会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流的β倍，所以光敏晶体管有放大作用。 4.光电池的工作原理
硅光电池是在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质(如硼)形成PN 结。当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子- 空穴对，在N区聚积负电荷，P区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位 差。若将PN结两端用导线连起来，电路中有电流流过，电流的方向由P区流 经外电路至N区。若将外电路断开，就可测出光生电动势。 8.6光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？
答：1.光在光纤内的全内反射进行传输的，实际工作时需要光纤弯曲，但只要满 足全反射条件，光线仍然继续前进。可见这里的光线“转弯”实际上是由光 的全反射所形成的。
2.为满足光在光纤内的全内反射， 光入射到光纤端面的入射角θi应满足
2n12?n2?i??c?arcsin()n0
一般光纤所处环境为空气，则n0=1，这样上式可表示为
2?i??c?arcsin(n12?n2)
9-1 简述气敏传元件的工作原理。
半导体气敏传感器的敏感部分是金属氧化物半导体微结晶粒子烧结体，当它的表面吸附被测气体时，半导体微结晶粒子接触表面的导电电子比例就会发生变化，从而使气敏元件的电阻值随被测气体的浓度而改变。这种反应是可逆的，因而是可重复使用的。
当氧化型气体吸附到N型半导体上，还原型气体吸附到P型半导体上时，将使半导体载流子减少，而使半导体电阻值增大。
当还原型气体吸附到N型半导体上，氧化型气体吸附到P型半导体上时，则半导体载流子增多，使半导体电阻值下降。
9-3什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点?
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化的电阻。
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氯化锂湿敏电阻
半导体陶瓷湿敏电阻
（3）前者优点滞后小，不受测试环境风速影响，检测精度高达±5％，但耐热性差，不能用于露点以下测量，器件性能重复性不理想，使用寿命短。
后者可分为负特性湿敏半导体陶瓷和正特性湿敏半导体陶瓷。前者电阻率随湿度的增加而下降，后者的表面电阻随湿度的增加而加大 10-1 超声波在介质中传播具有哪些特性？
（1）超声波的波型：声源在介质中施力方向与波在介质中传播方向的不同，声波的波型也不同。通常有：纵波、横波和表面波。
（2）超声波的传播速度：在固体中，纵波、横波及其表面波三者的声速有一定的关系， 通常可认为横波声速为纵波的一半，表面波声速为横波声速的90%；气体中纵波声速为344 m/s。；液体中纵波声速在900～1900m/s。
（3）超声波的反射和折射：声波从一种介质传播到另一种介质，在两个介质的分界面上一部分声波被反射, 另一部分透射过界面，在另一种介质内部继续传播。这样的两种情况称之为声波的反射和折射。 （4）超声波的衰减，声波在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减，其衰减的程度与声波的扩散、散射及吸收等因素有关。 10-3超声波物位测量有几种方式？各有什么特点？
传感器可分为单换能器和双换能器。单换能器的传感器发射和接收超声波使用同一个换能器，而双换能器的传感器发射和接收各由一个换能器担任。
超声波发射和接收换能器可设置在液体介质中，让超声波在液体介质中传播，由于超声波在 液体中的衰减比较小，所以即使发射的超声脉冲幅度较小也可以传播。超声波发射和接收换能器也可以安装在液面的上方，让超声波在空气中传播，这种方式便于安装和维修，但超声波在空气中的衰减比较厉害。 11-1 简述微波传感器的测量机理。
由发射天线发出微波，此波遇到被测物体时将被吸收或反射，使微波功率发生变化。若利用接收天线，接收到通过被测物体或由被测物体反射回来的微波，并将它转换为电信号，再经过信号调理电路，即可以显示出被测量，实现了微波检测。
11-2 微波传感器有哪些特点？微波传感器如何分类？
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1、微波传感器作为一种新型的非接触传感器具有如下特点：
（1）有极宽的频谱（波长=1.0mm～1.0m）可供选用，可根据被测对象的特点选择不同的测量频率； （2）在烟雾、粉尘、水汽、化学气氛以及高、低温环境中对检测信号的传播影响极小，因此可以在恶劣环境下工作； （3）介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收作用最强； （4）时间常数小，反应速度快，可以进行动态检测与实时处理，便于自动控制； （5）测量信号本身就是电信号，无须进行非电量的转换，从而简化了传感器与微处理器间的接口，便于实现遥测和遥控； （6）微波无显著辐射公害。
微波传感器存在的主要问题是零点漂移和标定尚未得到很好的解决。其次，使用时外界环境因素影响较多，如温度、气压、取样位置等。 12-1红外探测器有哪些类型？说明它们的工作原理。
（1）红外探测器的种类很多，按探测机理的不同，分为热探测器和光子探测器两大类。 （2）热探测器的工作机理是：利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。
（3）光子探测器的工作机理是：利用人射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象—这种现象称为光子效应。 13-1数字式传感器有什么特点？可分为哪几种类型？
(1)能够直接将非电量转换位数字量，不需要A/D转换，直接用数字显示。 (2) ①以编码方式产生代码型的数字信号;②输出记数型的离散脉冲信号 13-5码盘式转角—数字传感器的工作原理是什么？其基本组成部分有哪些？ 答：1）、接触式编码器由码盘和电刷组成。
接触式码盘工作原理：以一个四位8421码制的编码器的码盘为例。用四个同心圆码道和四个电刷构成；每个码道分成若干个导电和不导电的区域，将所有导电区连接到高电位（“1”）；绝缘区连到低电平（“0”）。四个电刷沿某一径向安装，四位二进制码盘上有四圈码道，每个码道有一个电刷，电刷经电阻接地。当码盘转动到某一角度后，电刷就输出一个数码；码盘转动一周，电刷就输出16种不同的四位二进制数码。后续电路通过判别输出数据就可以知道转到什么角度了。
2）、光电式码盘主要由安装在旋转轴上的编码圆盘（码盘）、窄缝以及安装在圆盘两边的光源和光敏元件等组成。码盘由光学玻璃制成，其上刻有许多同心码道，每位码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分，即亮区和暗区。
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工作原理：当光源将光投射在码盘上时，转动码盘，通过亮区的光线经窄缝后，由光敏元件接收。光敏元件的排列与码道一一对应，对应于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1”，后者为“0”。当码盘旋至不同位臵时，光敏元件输出信号的组合，反映出按一定规律编码的数字量，代表了码盘轴的角位移大小。 3）、电磁式编码器主要由磁鼓与磁阻探头组成。
电磁式编码器的工作原理：电磁式编码器的码盘上按照一定的编码图形，做成磁化区（导磁率高）和非磁化区（导磁率低），采用小型磁环或微型马蹄形磁芯作磁头，磁环或磁头紧靠码盘，但又不与码盘表面接触。每个磁头上绕两组绕组，原边绕组用恒幅恒频的正弦信号激励，副边绕组用作输出信号，副边绕组感应码盘上的磁化信号转化为电信号，其感应电势与两绕组匝数比和整个磁路的磁导率有关。当磁头对准磁化区时，磁路饱和，输出电压很低，如磁头对准非磁化区，它就类似于变压器，输出电压会很高，因此可以区分状态“1”和“0”。几个磁头同时输出，就形成了数码。
13-8感应同步器有哪几种？试述它们的工作原理。
直线式和旋转式，分别用于直线位移和角位移测量，两者原理相同。直线式由定尺和滑尺组成，旋转式由转子和定子组成，在定尺和转子上的是连续绕组，在滑尺和定子上的是分段绕组。分段绕组分为两组，在空间相差90°相角，故又称为正弦、余弦绕组。工作时如果在其中一种绕组上通以交流激励电压，由于电磁耦合，在另一种绕组上就产生感应电动势，该电动势随定尺与滑尺的相对位置不同而呈正弦、余弦函数变化，再通过对此信号的检测处理，便可测量出直线或转角的位移量
14-1什么是智能传感器？它包含哪几种主要形式？应从哪些方面研究开发智能传感器 一种带有微处理机的，兼有信息检测、信号处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。 一是采用微处理机或微型计算机系统以强化和提高传统传感器的功能， 即传感器与微处理机可分为两个独立部分，传感器的输出信号经处理和转化后由接口送到微处理机部分进行运算处理。这就是我们指的一般意义上的智能传感器, 又称传感器的智能化。
二是借助于半导体技术把传感器部分与信号预处理电路、输入输出接口、 微处理器等制作在同一块芯片上，即成为大规模集成电路智能传感器，简称集成智能传感器。 （3）1.物理转化机理 2.数据融合理论
3.CMOS工艺兼容的传感器制造与集成封装技术 15-1简述热电偶与热电阻的测温原理。
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都能测温度且只能直接测量温度
热电阻传感器原理为阻值大小变化对应温度大小变化 热电偶传感器为热电动势大小变化对应温度变化
15-11试述压力的定义。什么是大气压力、绝对压力、表压力、负压力和真空度。说明它们之间德尔关系？
定义：为均匀而垂直作用于单位面积上的力 大气压力：指地球表面上的空气柱重量所产生的压力
绝对压力：作用于物体表面积上的全部压力，其零点以绝对真空为基准，又称总压力或全压力。
表压力：指绝对压力与大气压力之差。
负压力：当绝对压力小于大气压力时，则表压力为负压。 真空度：负压的绝对值称为真空度。
大气压力、绝对压力、相对压力和真空度之间的关系是： 绝对压力=大气压力+相对压力； 表压力=绝对压力-大气压力； 真空度=大气压力-绝对压力。
15-24测量物位传感器有哪几种类型？简述其工作原理 直读式 它根据流体的连通性原理来测量液位
浮力式 它根据浮子高度随液位高低而改变或液体对浸沉在液体中的浮筒的浮力随液位高度变化而变化的原理来测量液位
差压式 它根据液柱或物料堆积高度变化对某点上产生的静压力的变化的原理来测量物位 电学式 它根据把物位变化转换成各种电量变化的原理来测量物位
核辐射式 它根据同位素射线的核辐射透过物料时，其强度随物质层的厚度变化而变化的原理来测量物位
声学式 它根据物位变化引起声阻抗和反射距离变化来测量物位 其他形式 如微波式、激光式、射流式、光纤维式传感器等等 15-31何为激振器？激振器的作用是什么？
(1)激振器用以产生激励力，并能将这种激励力施加到其他结构和设备上的装置
(2)在所要求的频率范围内提供稳定的交变力，使被测对象处于一种受迫振动的状态中，从而来达到试验的目的。
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