福建工程学院软件学院“2011”级2012—2013学年第一学期
《传感器技术》期中试卷____卷
考核形式：闭卷 任课教师：王婷婷 出卷教师：王婷婷
试卷适用年级专业：物联网1101 层次：专科 草稿纸：不需
年级：___专业：_____________班级：____姓名：________学号：________________座号：____
2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。

一、选择题(每小题2分，共20
1、下列图中，哪一个是不正确的（ A ）
A B C D 2、石英晶体在沿电轴X 方向的力作用下会( D )。

A 、不产生压电效应 B 、产生逆向压电效应 C 、产生横向压电效应 D 、产生纵向压电效应 3、光敏二极管在光照射时产生的电流称为（ C ）
A ．暗电流
B ．截止电流
C ．光电流
D ．放大电流 4、能否发生光电效应，取决于（ C ）
A.光通量大小
B. 电子逸出速度
C.光子能量是否大于电子逸出功
D.光子具有初始动能 5、利用外光电效应原理制成的光电元件是（ B ）
A ．光敏电阻
B ．光电管
C ．光电池
D ．光敏晶体管 6、SnO 2和ZnO 半导体材料常用于（ A ）
A ．气敏传感器
B ．电感式传感器
C ．光电传感器
D ．电阻式传感器
7、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零
8、下图为N 型半导体吸附气体时器件阻止变化图，其中图中A 、B 处应为（ C ）型气体。

A.还原型、氧化型 B.还原型、还原型 C ．氧化型、还原型 D.氧化型、氧化型
9、当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及 现象。

（ D ）
A.表面波
B.兰姆波
C.驻波
D.波型转换 10、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（ C ）
A 、应变效应 B.电涡流效应 C.压电效应 D.逆压电效应
二、填空题(每空2分，共30分)
1、传感器由 敏感元件 、 转换元件 、 辅助元件 三部分组成。

其中核心组成部分是转换元件。

2、压电效应是指某些晶体在外力作用下产生变形后，会在一定的表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，电荷 消失 ，力的方向改变时，电荷的符号 改变 (改变/不变)。

3、压磁效应定义：由于 应力 作用使磁铁材料发生 磁化强度变化 的现象。

4、光电传感器的理论基础是光电效应。

通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。

第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应。

5、光电管的原理为：光电管阳极接电源正极，阴极接电源负极，当没有光照时，光电流几乎为零，当光照极时，极接收电子，形成电流I。

6、光纤的核心是由折射率较大的纤芯和折射率较小的包层构成的双层同心圆柱结构。

7、半导体气湿敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应现象导致敏感元件
阻值变化变化而制成的。

8、电阻型气敏传感器的结构组成为气敏元件、加热器、封装体三部分组成。

9、红外辐射的典型物理本质是热辐射。

10、红外传感器的组成：光学系统、探测器、信号调理电路、显示单元。

11、声音在介质中传播时，随传播距离的增加，能量逐渐衰减，其衰减的程度与声波的扩散、散射、吸收等因素有关。

二、判断
1．同样极化处理后，石英晶体比压电陶瓷的压电系数要高……………… ( × )
2．石英晶体棱柱体有三个晶轴：电轴、机械轴、光轴…………………… ( √ )
3. 如果对压电晶体Y轴施加力F时，点和仍出现在与X轴垂直的平面上。

（√）
4. 黑体是指对辐射到它上面的辐射能量全部吸收的物体。

（√）
5．石英晶体中，当沿着电轴方向施加作用力时，所产生的电荷大小与晶体片的几何尺寸有关。

（×）
6、利用压电传感器基本原理，可用其测量压力、位移、加速度等相关参数。

（√）
7、物体辐射强度随温度升高而明显增高。

（√）
传感器1、试述传感器的定义、共性及组成。

1、答：①传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；②传
感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；
2、热效应：用入射红外辐射引起传感器温度变化，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红外传感器所吸收的红外辐射。

2.灵敏度
传感器达到稳定工作状态时（1分）输出变化量与引起此变化的输入变化量之比.（2分） 3、
四、简答
题 （共15分
）
1．光纤传光原理是什么？
——光纤的传输是基于光的全内反射。

当入射角小于临街入射角时，光线就不会透射出界面，而全部被反射，光在纤芯和包层的界面上反复逐次全反射，呈锯齿波形状在纤芯内先前传播，最后从光纤的另一端面射出，这就是光纤的传光原理。

1、图为酒精测试仪电路，A 是显示驱动器。

问： 1） TGS —812是什么传感器？
2）2、5脚是传感器哪个部分，有什么作用？
答：1）气敏传感器；
2）加热电极，可加速还原反应提高气敏传感器灵敏度； 3、如图—为红外线气体分析仪结构原理图 ，试分析其工作原理 1-光源；
2-抛物体反射镜； 3-同步电动机； 4-切光片； 5-滤波气室； 6-参比室； 7-测量室； 8-红外探测器； 9-放大器
4
答：该分析仪由红外线辐射光源、气室、红外检测器及电路等部分组成。

光源由镍铬丝通电加热发出3～10 μm的红外线，切光片将连续的红外线调制成脉冲状的红外线，以便于红外线检测器信号的检测。

测量气室中通入被分析气体，参比气室中封入不吸收红外线的气体（如N2等）。

红外检测器是薄膜电容型，它有两个吸收气室，充以被测气体，当它吸收了红外辐射能量后，气体温度升高，导致室内压力增大。

测量时（如分析CO气体的含量），两束红外线经反射、切光后射入测量气室和参比气室，由于测量气室中含有一定量的CO气体，该气体对4.65 μm的红外线有较强的吸收能力，而参比气室中气体不吸收红外线，这样射入红外探测器的两个吸收气室的红外线光造成能量差异，使两吸收室压力不同，测量边的压力减小，于是薄膜偏向定片方向，改变了薄膜电容两电极间的距离，也就改变了电容C。

如被测气体的浓度愈大，两束光强的差值也愈大，则电容的变化量也愈大，因此电容变化量反映了被分析气体中被测气体的浓度。

设置了滤波气室，其目的是为了消除干扰气体对测量结果的影响。

所谓干扰气体，是指与被测气体吸收红外线波段有部分重叠的气体，如CO气体和CO2在4～5 μm波段内红外吸收光谱有部分重叠，则CO2的存在对分析CO气体带来影响，这种影响称为干扰。

为此在测量边和参比边各设置了一个封有干扰气体的滤波气室，它能将与CO2气体对应的红外线吸收波段的能量全部吸收，因此左右两边吸收气室的红外能量之差只与被测气体（如CO）的浓度有关。

（以上答案供参考）
4、
定义：
将入射核辐射（粒子）的全部或部分能量转化为可观测的信号（如电流、电压信号）的装置。

基于核辐射粒子的电离作用、穿透能力、物体吸收、散射、反射等物理性质。

应用：
测量物质的密度、厚度；分析气体成分；探测物体内部结构。