第10章辐射与波式传感器一、单项选择题1、下列对红外传感器的描述错误的是（）。

A. 红外辐射是一种人眼不可见的光线B. 红外线的波长范围大致在~1000μm之间C. 红外线是电磁波的一种形式，但不具备反射、折射特性D. 红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。

2、对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中正确的是（）A．参比气室内装被分析气体 B.参比气室中的气体不吸收红外线C．测量气室内装N2 D. 红外探测器工作在“大气窗口”之外3、红外辐射的物理本质是（）A．核辐射 B．微波辐射 C．热辐射 D．无线电波4、对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中错误的是（）A．参比气室内可装N2 B.红外探测器工作在“大气窗口”之内C．测量气室内装被分析气体 D.参比气室中的气体要吸收红外线5、红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。

它的波长范围大致在 ( )到1000μｍ的频谱范围之内。

、在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（）。

这里所说的“远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言。

A.微波区B.微红外区射线区 D.极远红外区7、红外辐射在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是～μｍ、3～5μm和（）,统称它们为“大气窗口”。

～14μｍ～15μｍ～18μｍ～μｍ8、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。

其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。

A.电流B.电压C.功率D.电阻9、光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。

使材料的电学性质发生变化。

通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。

光子效应所制成的红外探测器。

A.光子效应B.霍尔效应C.热电效应D.压电效应10、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）。

A.光电效应B.光电导现象C.热电效应D.光生伏特现象11、研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在（）的频率范围内。

A.紫外线区域射线区域 C.红外辐射区域 D.可见光区域12、实验表明，波长在（）之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能。

～14μｍ～15μｍ～1000μm13、利用温差电势现象制成的红外传感器称为（）红外传感器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。

A.热电偶型B.热释电型C.热敏电阻型D.热电动型14、( )传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。

A.热电动型B.热释电型C.高莱气动型D.气热型15、关于红外传感器，下述说法不正确的是（）A. 红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器B. 红外传感器的核心器件是红外探测器C. 光子探测器在吸收红外能量后，将直接产生电效应D. 为保持高灵敏度，热探测器一般需要低温冷却16、下列关于微波传感器的说法中错误的是（）A.可用普通电子管与晶体管构成微波振荡器B.天线具有特殊结构使发射的微波具有尖锐的方向性C.用电流—电压特性呈非线性的电子元件做探测微波的敏感探头D.可分为反射式和遮断式两类17、下列关于微波传感器的说法中正确的是（）A.不能用普通电子管与晶体管构成微波振荡器B.不能用特殊结构的天线发射微波C.用电流——电压特性呈线性的电子元件做探测微波的敏感探头D.分为反射式、遮断式和绕射式三类18、微波传感器测量物体含水量主要利用下述微波的哪一个特点（）A. 微波波长很短，频率很高B. 水对微波的反射作用很强C. 微波的传输特性很好D. 水对微波的吸收作用很强19、在理想介质中，超声波的衰减来自于超声波的（）。

A. 扩散B. 散射C. 吸收D. 投射20、若已知超声波传感器垂直安装在被测介质底部，超声波在被测介质中的传播速度为1480m/s，测量时间间隔为200us，则物位高度为（）A．296mm B．148mmC ．74mmD ．条件不足，无法求出21、采用下图所示的超声波传感器安装位置测量管道中流体的流量，图中v 代表被测流体的流速，若已知超声波在静止流体中的传播速度为c ，以下说法不正确的是（ ）超声波传感器2A ．若测得流体流速v 后，根据管道流体的截面积，可求得被测流体流量B ．若1为发生器，2为接收器，则超声波在流体中传播速度为θcos v c +C ．若1为接收器，2为发生器，则超声波在流体中传播速度为θsin v c -D ．若采用时差法测流量，则测量精度主要取决于t ∆的测量精度二、多项选择题1、以下几种探测器属于热探测器的有：（ ）A.热电偶型B.热释电型C.高莱气动型D.热敏电阻型2、内光电探测器可分为以下哪几种：（ ）A.光电导探测器B.热释电型C.光生伏特探测器D.光磁电探测器3、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据，主要包括（ ）。

A.电压响应率B.噪声等效功率C.时间常数D.调制频率4、红外测温与普通测温方法相比，有很多明显的特点，如：（ ）。

A.红外测温可远距离和非接触B.红外测温产品成本最低C.红外测温反应速度快D.红外测温产品结构最简单5、红外技术广泛应用于工业、军事等领域中，以下应用目前采用了红外技术的有：（）A.焊接缺陷的无损检测B.疲劳裂纹探测C.军事侦察D.夜晚视觉功能6、以下属于非接触式传感器的有：（ ）A.微波传感器B.红外传感器C.超声波传感器D.光线传感器7. 以下属超声波测流量的方法的有：（ ）A.时差法B.相位差法C.频率差法D.多普勒法E.噪声法三、填空题1、红外传感器是利用实现相关物理量测量的一种传感器。

2、光子探测器型红外传感器是利用进行工作的传感器。

3、红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线，但实际上它与其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。

任何物质，只要它的温度高于，就会有红外线向周围空间辐射。

4、一般情况下，当红外辐射突然照射或消失时，红外探测器的输出信号不会马上到达最大值或下降为零，而是要经过一段时间以后，才能达到最大值或降为零，当红外探测器的输出达到最终稳态的，所需要的时间称为红外探测器的。

5、比探测率又称，也叫探测灵敏度，实质上就是当探测器的敏感元件面积为单位面积（A0=1cm2），放大器的带宽Δf=1Hz时，单位功率的辐射所获得的信号电压与噪声电压之比。

6、热释电型红外探测器是由具有极化现象的或称“铁电体”制作而成的，铁电体的极化强度（单位表面积的束缚电荷）与温度有关。

通常其表面俘获大气中的浮游电荷而保持电平衡状态。

7、介于红外线与无线电波之间的电磁波是。

8、微波是介于红外线与无线电波之间的一种，其波长范围为。

9、根据波长特征，微波可以细分为、和三个波段。

10、超声波测量物位是根据超声波在两种介质的分界面上的特性而工作的。

11、波动是指振动在弹性介质中的。

12、根据频率范围，波可分为、、及四大类。

13、超声波的频率范围为。

四、简答题1、什么是热释电效应？热释电型传感器与哪些因素有关？2、什么是红外辐射？3、什么是红外传感器？4、简述热探测器，热释电传感器。

5、简述光子传感器的原理，主要特点和分类。

6、简述红外测温的特点。

7、微波的特点是什么？8、试分析反射式和遮断式微波传感器的工作原理。

9、微波传感器定义及分类。

10、超声波在介质中传播具有哪些特性？11、简述超声波测量流量的工作原理。

12、简述超声波测量厚度的工作原理。

13、简单解释多普勒超声流速计及其优点。

14、红外探测器有哪些类型？并说明它们的工作原理。

15、什么被称为“大气窗口”，它对红外线的传播有什么影响？16、红外敏感元件大致分为哪两类？它们的主要区别是什么？17、试分析微波传感器的主要组成及其各自的功能。

18、微波传感器有何优、缺点？19、举例说明微波传感器的应用。

20、超声波传感器主要有哪几种类型？试述其工作原理。

21、超声波测物位有哪几种测量方式？各有什么特点？22、试述时差法测流量的基本原理，存在的主要问题及改进方法。

23、超声波用于探伤有哪几种方法？24、试述超声波反射法探伤的基本原理。

五、计算题1、在用脉冲回波法测量厚度时，利用何种方法测量时间间隔t 有利于自动测量？若已知超声波在被测试件中的传播速度为5480m s，测得时间间隔为25μs，试求被测试件的厚度。

第10章辐射与波式传感器四、简答题1、答：当红外光照射到已经极化了的铁电薄片上时，引起薄片温度的升高，使其极化强度（单位面积上的电荷）降低，表面的电荷减少，这相当于释放一部分电荷，这样现象称为热释电效应。

热释电型传感器输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映入射的红外辐射的强弱，所以热释电型传感器的电压响应率正比于入射光辐射率变化的速率，不取决于晶体与辐射是否达到热平衡。

知识点：红外传感器2、答：红外辐射俗称红外线，是一种人眼看不见的光线，它位于可见光中的红光以外。

红的频谱范围之内。

红外辐射实质为热辐射。

任何物体，只外线波长范围大致介于～1000m要它的温度在绝对零度以上，就以红外线的方式向周围空间辐射能量。

红外线是电磁波的一种形式，以波的形式在空间直线传播，具有电磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。

知识点：红外传感器3、答：红外传感器，也称为红外探测器，是能将红外辐射能传换成电能的光敏器件，它是红外探测系统的关键器件，其性能的好坏，直接影响系统性能的优劣。

知识点：红外传感器4、答：热探测器又称为热传感器，它利用入射红外辐射来引起传感器的温度变化，进而使相关物理参数发生相应变化，通过测量有关物理参数的变化来确定传感器所吸收的红外辐射。

热探测器主要有4种类型，热敏电阻型、热电阻型、高莱气动型和热释电型。

热释电传感器作为热探测器的一种，应用范围最广，当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时，引起薄片温度升高，使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所有叫热释电型传感器。

如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出，输出信号的大小，取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的强弱。

由此可见，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射辐射变化的速率。

知识点：红外传感器5、答：利用光子效应所制成的红外传感器，统称光子传感器。

即，光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照射下，产生光子效应，使材料电学性质发生变化。

通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。

光子传感器的主要特点是：灵敏度高、响应速度快、具有较高的响应频率。