i 上移 UeD iR1 t t iR2 i 下移 UeD iR1 t t iR2 4－12：解：1)L<5mm
2)、Vmax=KA→A=Vmax/K=40/20=2mm
33)、 2T＝40ms?T=20ms?f=1=1*=50HZT20
4－13：解：步骤1、将（ros=4mm,ris=1.5mm,b=2mm，x1、2=2±0.2mm）代入4－75式得B│x=2.2=? B│x=1.8=?
2、再由y=KX+b和B│x=2.2=? B│x=1.8=?代入求出K和b；
103、
d?(4?75)?y?dx?0求出x0再求出?Bmax
4、? ?
?BmaxY?FSB?Bmaxx?1.8?Bx?2.2?0.67%第五章 压电式传感器
5－1答:（1）某些电介质，当沿着一定方向对其施加力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状态，这种现象称为压电效应。
（2）不能，因为构成压电材料的电介质，尽管电阻很大，但总有一定的电阻，外界测量电路的输入电阻也不可能无穷大，它们都将将压电材料产生的电荷泄漏掉，所以正压电效应式不能测量静态信号。 5－2：（1）当沿电轴、机械轴的力的作用下，石英晶体在垂直于电轴的平面都会产生压电电荷，沿光轴方向则不会产生压电效应。 （2）b图在上表面为负电荷，（c）图上表面为负电荷；（d）图上表面为正电荷。 （3）通常将沿电轴X－X方向的作用力作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向电效应’； 将沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的效应 称为“横向压电效应”
q5-3: 答：（1）压电式传感器前置放大器的作用：一是把压电式传感器的高输出阻抗变换为低输出阻抗输出，二是放大压电式传感器的输出弱信号。
(2)压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。
而电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。 因为电压放大器的灵敏度Ce的大小有关，见（5－20式）。 而由5－24式知当A0足够大时，CE的影响可以不计。 5－4答：（1）并联：C′＝2C，q′=2q,U′=U,因为输出电容大，输出电荷大，所以时间常数，适合于测量缓变信号，且以电荷作为输出的场合。
（2）串联:q′=q,U′=U,C′=C/2, 特点：输出电压大，本身电容小，适合于以电压作为输出信号，且测量电路输出阻抗很高的场合。
5－5答:（1）电压灵敏度是指单位作用力产生的电压KU＝U0/F （2）电荷灵敏度是指单位作用力产生的电荷Kq＝q0/F
（3）由q0/U0=C知，Kq =CKU
5－11解：（1）Ux＝d11Fx/cx
＝d11Fx t/(ε0εrS)
－－－
＝2.31*1012*9.8*0.005/(8.85*1012*4.5*5*104) ＝5.68（V）
由5－20式知Uim＝Fmd11/(CC+Ca)
－－－－
= 2.31*1012*9.8/(4*1012+8.85*1012*4.5*5*104/0.005) ＝2.835（V）
5－12解：该电路的等效电路图如下：
V? A0 1?A01,C??1?A0Cf?RaCc CcCaRRfVR? j?q?V?? 1?A0???1????j??Ca?Cj??1?A0?Cf? ???Rf??Ra?
1＜＜?Cf ?Usc?A0V?由于Rf
－A0q?? UscCa?Cc??1?A0?Cf
?A0?很大 ???－qUscCf
?＝U?sc－Usc?Ca?Cc?0.13%?1?A0?CfU?sc
1
??1.59KHZft2? RfCf????sc
第六章 数字式传感器 暂缺 第七章 热电式传感器
7－2：解：（1）把两种不同的导体或半导体材料连接成闭合回路，将它们的两个接点分别置于不同的热源中，则在该回路就会产生热电动势叫热电效应。 （2）热电势由接触电势与温差电势两种组成。
（3）A：组成热电极的必须是不同材料；B两个接点必处于不同的温度场中。 7－3：解：（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。
（2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。
7－5（1）A：铂铑－铂热电偶，补偿导线用铜－康铜B：镍铬－镍硅热电偶，补偿导线用铜－康铜C：镍铬－考铜热电偶，补偿导线用其本身D铂铑30－铂铑6热电偶，补偿导线用铜－康铜E：铜－康铜热电偶，补偿导线用。
（2）选择补偿导线的要求是一是热电性能相近，二是价格便宜。 7－6答：（1）特点：①、电阻温度系数大。②热容量小③电阻率大，尺寸小④在工作范围内，物理和化学性能稳定⑤材料的复制性能好，价格便宜。 （2）类型：铂电阻和铜电阻两种。 7－10：解：E＝αt
＝5.267*600/5.257 601.14（°C）
7-10： 某热电偶的热电势在E(600,0)时，输出E=5.257 mV，若冷端温度为0℃时，测某炉温输出热电势E=5.267 mV。试求该加热炉实际温度是多少？ 解：
已知：热电偶的热电势E（600.0，0）=5.257 mV，冷端温度为0℃时，输出热电势E=5.267 mV，
热电偶灵敏度为：K = 5.257 mV/600 = 0.008762 mV/℃ 该加热炉实际温度是：
T= E/K = 5.267 mV/0.008762 mV/0℃ = 601.14℃
7-11：
7-12：当某热电偶高温接点为1000℃，低温接点为50℃，计算热电偶上的热电势。假设
该热电偶在1000℃时，热电势E1000=1.31mV，50℃时 E50=2.02mV
7-16
第八章 固态传感器
8－1：答：（1）在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差，这种现象称为霍尔效应。
（2）应该选用半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。
（3）应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择元件的尺寸。 8－2：答：（1）不等位电势的重要起因是不能将霍尔电极焊接在同一等位面上，可以通过机械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。
（2）在两个控制电极间并联一个电阻，使其满足－26式，也可以用热敏电阻按图8－16进行补偿。
8－3：答：由于弹簧管一端固定，另一端安装霍尔元件，当输入弹簧管的压力增加时，弹簧管伸长，使处于恒定磁场中的霍尔元件发生相应位移，霍尔元件输出电势的大小就反映了被测压力的大小。
8－4：解：由8－10式有
UH＝KHIB ＝1.2*5*0.6 ＝3.6（mV） 由8－9式知
n=1/edKH=1/(1.6*10-19*0.2*10-3*1.2)=2.6*1016(个/M3)
8－7答：（1）分为外光电效应和内光电效应两类； （2）：外光电效应，利用物质吸收光的能量大于物质的逸出功，使电子跑出物体表面，向外界发射的外光电效应。如光电管与光电倍增管。 内光电效应：利用物质吸收光的能量大于物质的禁带宽度，使物质中的电子从健合态过度到自由状态，而使物质的电阻率减小的光电效应。如光敏电阻。 8－8答：（1）光电池的开路电压是指外电路开路时光电池的电动势；短路电流是指外接负载相对于光电池内阻而言是很小的情况下，光电池的输出电流。
（2）因为负载电阻越小，光电流与光照强度的关系越接近线性关系，且线性范围也越宽
第九章 光导纤维式传感器
9-1 9-2 9-3 9-4
说明光导纤维的组成并分析其传光原理。 光导纤维传光的必要条件是什么？
光纤传感器测量的基本原理是什么？光纤传感器分为几类？举例说明。
试计算n1?1.48和n2?1.46的阶跃折射率光纤的数值孔径。如果外部是空气n0?1，试问：对于这种光纤来说，最大入射角?max是多少？
9-5
有一个折射率n=3的玻璃球，光线以60入射到球表面，求入射光与折射光间的夹角是多少？
光纤压力传感器按作用原理分几类？举例说明其应用场合？
光纤温度传感器的特点是什么？按组成形式可分为几种类型？举例说明。 说明光纤多普勒流速计测量气液两相流的原理和特点。 光纤数值孔径NA的物理意义是什么？
?9-6 9-7 9-8 9-9
第十章 智能传感器技术
10-1 什么是智能传感器？说明其主要功能。
一般把具有一种或多种敏感功能，能够完成信号探测和处理、逻辑判断、双向通信、自检、自校、自补偿、自诊断和计算等全部或部分功能的器件称为智能传感器。智能传感器可以是集成的，也可以是分立件组装的。 智能传感器具有以下特点。 ①高精度，由于智能传感器采用自动调零、自动补偿、自动校准等多项新技术，因此其测量精度及分辨力得到大幅提高。
②多功能，能进行多参数、多功能测量。例如，瑞士Sensirion公司最新研制的SHT11/15型高精度、自校准、多功能智能传感器，能同时测量相对湿度、温度和露点等参数，兼有数字温度计、湿度计和露点计三种仪表的功能，可广泛用于工农业生产、环境监测、医疗仪器、通风及空调设备等领域。
③自适应能力强，智能传感器有较强的自适应能力。美国Microsemi公司最近相继推出能实现人眼仿真的集成化可见光亮度传感器，可代替人眼感受环境的亮度变化，自动控制LCD显示器背光源的亮度，以充分满足用户在不同时间、不同环境中对显示器亮度的需要。
④高可靠性与高稳定性。
⑤超小型化、微型化、微功耗。