目录第三章 (4)3-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。

(4)3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。

(5)3.试用应变片传感器实现一种应用。

(5)第四章 (5)4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。

(5)4 -3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？ (6)4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？ (6)4-11.电涡流的形成围包括哪些容？他们的主要特点是什么？ (6)5.用电感式传感器设计应用 (7)第五章 (7)5-1.根据工作原理可以将电容式传感器分为哪几类？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ (7)5-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。

(7)第六章 (8)6-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？ (8)6-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。

(8)3.利用压电式传感器设计一个应用系统 (8)第七章 (9)7-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？ (9)7-6.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？怎样补偿？ (9)第八章 (9)8-1.光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？ (9)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？ (10)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？ (11)8-7.试用光电开关设计一个应用系统。

(11)第九章 (11)9-1.简述气敏元件的工作原理 (11)9-2.为什么多数气敏元件都附有加热器 (11)9-3.什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？ (12)第十章 (12)10-1.超声波在介质中传播具有哪些特性？ (12)10-2.图10-3中，超声波探头的吸收块作用是什么？ (12)10-3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点？ (13)10-5.已知超声波探头垂直安装在被测介质底部，超声波在被猜测介质中的传播速度为1460m/s，测得时间间隔为28μs，试求物位高度？ (13)第十一章 (13)11-1.简述微波传感器的测量机理。

(13)11-2 微波传感器有哪些特点？微波传感器如何分类？ (13)11-4 微波无损检测是如何进行测量的 (14)第十二章 (14)12-1：红外探测器类型及工作原理 (14)12-2：什么是放射性同位素？辐射强度与什么因素有关？ (15)第十三章 (15)13-1.数字式传感器有什么特点？可分为哪几种类型？ (15)13-2.光栅传感器的组成及工作原理是什么？ (16)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？ (16)第十四章 (17)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? (17)14-2.智能传感器一般由哪些部分构成？它有哪些显著特点？ (18)14-3.传感器的智能化与集成智能传感器有何区别？ (18)MEMS传感器 (18)1.什么是MEMS传感器？ (18)2.MEMS传感器由几部分组成？各部分的作用是什么？ (19)第三章3-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。

应变效应：导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为电阻应变效应。

压阻效应：半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象称为压阻效应。

金属电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应。

当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减少ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而变化Δρ，从而引起电阻变化ΔR。

半导体应变片的工作原理基于半导体材料的压阻效应。

用应变片测量应变或应力时，根据上述特点，在外力作用下，被测对象产生应变（或应力）时，应变片随之发生相同的变化，同时应变片电阻值也发生相应变化。

当测得的应变片电阻值变化量为ΔR是，便可测到被测对象的应变值，根据应力与应变的关系，得到应力值σ为σ=E*ε，由此可知，应力值σ正比于应变ε，而试件应变ε正比于电阻值的变化。

所以应力σ正比于电阻值的变化，这就是利用应变片测量应变的基本原理。

3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。

由于测量环境现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。

产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面：（1）电阻温度系数的影响（2）试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响电阻应变片的温度误差补偿方法：（1）线路补偿法（2）应变片的自补偿法3.试用应变片传感器实现一种应用。

自动门当远处有人接触到传感器，传感器检测到应力变化，从而产生电阻值变化。

这样可以实现自动开门。

这可以应用到一般酒店或写字楼、商务大厦等地方，以方便人群。

第四章4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。

差动变隙式电感传感器是利用线圈自感量的变化来实现测量的，它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。

铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。

当被测量变化时，使衔铁产生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。

差动变隙式电感传感器基本特征：（1）灵敏度是单边式的两倍。

（2）线性度得到明显改善。

4 -3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？差动变压器结构形式有变隙式、变面积式和螺线管式等，在非电量测量中，应用最多的是螺线管式差动变压器。

特点：（1）变气隙式：灵敏度较高，但随气隙的增大而减小，非线性误差大，为了减小非线性误差，量程必须限制在较小的围工作，一般为气隙的1/5一下，用于测量几μｍ～几百μｍ的位移。

这种传感器制作困难。

（2）变面积式：灵敏度小于变气隙式，但为常数，所以线性好、量程大，使用较广泛。

（3）螺线管式：灵敏度低，但量程大它可以测量1～100mm 机械位移，并具有测量精度高、结构简单、性能可靠、便于制作等优点，使用广泛。

4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。

利用涡流效应测量位移时，可使被测物体的电阻率ρ、磁导率μ、线圈与被测物的尺寸因子r、线圈中激磁电流的频率f保持不变，只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。

4-11.电涡流的形成围包括哪些容？他们的主要特点是什么？线圈-导体系统产生的电涡流密度既是线圈与导体间距离x的函数，又是沿线圈半径方向r的参数。

当x一定时，电涡流密度J与半径r的关系如下：（1）电涡流径向形成围大约在传感器线圈外半径的1.8~2.5倍围，且分布不均匀。

（2）电涡流密度在r=0处为零。

（3）电涡流密度最大值在r=传感器线圈外半径附近的一个狭窄区域。

5.用电感式传感器设计应用电涡流探伤在非破坏性探测领域，电涡流传感器已被用作有效的探伤技术。

例如，用来测试金属材料的表面裂纹、热处理裂痕，砂眼、气泡以及焊接部分的探伤等。

探伤时，传感器与被测物体间距要保持不变，当有裂纹出现时，传感器阻抗发生变化，导致测量电路的输出电压改变，达到探伤的目的。

电涡流传感器还可以探测地下或墙里埋没的管道或金属体，包括带金属零件的地雷。

第五章5-1.根据工作原理可以将电容式传感器分为哪几类？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？电容式传感器可分为三种：变极距型、变面积型和变介电常数型。

变极距型电容式传感器：输出特性不是线性关系，在微位移测量中应用最广。

变面积型电容式传感器：电容量与水平位移是线性关系，适合测量线位移和角位移。

变介电常数型电容式传感器：利用不同介质的介电常数不同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量变化反映，适合介质的介电常数发生改变的场合。

5-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。

在被测带材的上下两侧各置一块面积相等，与带材距离相等的极板，这样极板和带材就构成了两个电容器C1、C2。

把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容的另一个极，其总电容为C1+C2，如果带材厚度发生变化，将引起电容量的变化，用交流电桥将电容的变化测出来，经过放大即可由电表指示测量结果。

6-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？某些电介质，当一定方向对其施力而使它变形时，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，又重新恢复到不带电的状态。

这种现象称为压电效应。

当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

又是人们把这种机械能转换为电能的现象，称为“正压电效应”。

相反，当在电介质极化方向施加电场时，这些电介质也会产生几何变形，这种现象称为“逆压电效应”。

通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。

6-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。

压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。

材料部的晶粒有许多自发极化的电畴，它有一定的极化方向，从而存在磁场。

在无外电场作用时，电畴在晶体中杂乱分布，它们各自的极化效应被相互抵消，压电陶瓷极化强度为零。

因此原始的压电陶瓷呈电中性，不具有压电性质。

在陶瓷上施加外电场时，电畴的极化方向发生转动，趋向于按外电场方向的排列，从而使材料得到极化。

外电场愈强，就有更多的电畴更完全的转向外电场方向。

让外电场强度大到使材料的极化达到饱和的程度，即所有的电畴极化方向都整齐地与外电场方向一致时，当外电场去掉后，电畴的极化方向基本不变化，即剩余极化强度很大，这时的材料才具有压电特性。

3.利用压电式传感器设计一个应用系统超载报警系统经常有大型车辆超载造成路面或者桥面损坏，可利用压电式测力传感器设计一种超载报警系统，可检测出车辆的实际载重量，当超过额定限度，即发出警报。

7-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体，当其电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。

霍尔器件工作产生的霍尔电势为U H=R H IB/d=K H IB。

由表达式可知，霍尔电势U H正比于激励电流I及磁感应强度B，其灵敏度K H与霍尔系数R H成正比，而与霍尔片厚度d成反比。