传感器试题库

一：填空

1.依据传感器的工作原理，传感器分 敏感元件 ， 转换元件 ， 测量电路 三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。

3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应 ， 内光电效应 ， 热释电效应 三种。

4.光电流与暗电流之差称为光电流。

5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。

6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用 直线栅式应变计 和 箔式应变计 结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈 线性关系，在后坡区与距离的平方成反比关系。 根据热敏电阻的三种类型，其中 临界温度系数型 最适合开关型温度传感器。

＋UCERL8.画出达林顿光电三极管内部接线方式：

9.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传感器 输出量的变化值 与相应的 被测量的变化值 之比，用公式表示 k（x）=Δy/Δx 。

1.线性度是指传感器的 输出量 与 输入量 之间是否保持理想线性特性的一种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为 理论线性度 、 端基线性度 、 独立线性度 、 最小二乘法线性度 等。最常用的是 最小二乘法线性度。

2.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为 金属式 和 半导体 式两大类。 3.利用热效应的光电传感器包含 光---热、 热---电 两个阶段的信息变换过程。 4.应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电路 两部分组成。

5.传感器的静态特性有 灵敏度 、线性度、灵敏度界限、迟滞差 和稳定性。

6.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为 外光电效应 ，入射光强改变物质导电率的物理现象称为 内光电效应 。

7.光电管是一个装有光电 阴极 和 阳极 的真空玻璃管。

8.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4

π2f2τ2) 9.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

1.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器

2.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。

3.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传感器 ，化学传感器 ，生物传感器。

4.应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为 柱式传感器 、 轮辐式传感器 、 悬梁式传感器 和 环式传感器

5.大多数接收器对所感受的波长是有选择性的，接受器对不同波长光的反应程度称为光谱灵敏度，其表达式为：S(?)?U(?)?(?)

6.应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计

1

7.长为l、截面积为A、电阻率为ρ的金属或半导体丝，其电阻为：R??lA。

8.温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法

9.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，内光电效应分为光电导效应、光生伏特效应 。 1.应变计的允许的最高工作频率f是应变计的重要参数，若应变波幅测量的相对误差为e，在该材料中的传播速度为v，则对于L的应变计，其f= ??l6e 。

2.应变测力传感器由弹性体、应变计和外壳组成。 3.光敏电阻的温度特性的公式是α=

R2?R1(T2?T1)R2?100%（R1为在一定光照下，温度为T1时的阻值；R2

为在一定光照下，温度为T2时的阻值）

4.电阻应变计，也称应变计或应变力，是一种能将机械构件上的应变的变化转换成电阻变化的传感元件。 5.一个高阶系统的传感器总可以看成是由若干个零阶系统、一阶和二阶系统组合而成的。 6.敏感光栅越窄，基长越长的应变计，其横向效应引起的误差越 小 (大/小)。 7.应变计自补偿方法包括：选择式自补偿应变计和双金属敏感栅自补偿应变计。 8.入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。

9.依据传感器的输出信号形式，传感器可分为 模拟式传感器 ， 数字式传感器 。 1.传感器线性度公式et???maxYFS?100% ，其中，YFS表示的是 传感器满量程输出平均值 。

2.两个各有G1(s)和G2(s)传递函数的系统串联后，如果其阻抗匹配合适，相互之间不影响彼此的工作状态，那么其传递函数为 G(s)= G1(s)? G2(s) 。

3.实验表明，金属线材的应变计实际灵敏度k恒 （＞、＜或＝）理论灵敏度系数k0 , 其原因除了粘合剂、基片传递变形失真外，主要原因是存在 横向效应 。

4.光电倍增管是利用 二次电子释放 效应，将光电流在管内部进行放大。它由 光电阴极 、 若干倍增极 和 阳极 三部分组成。

5.输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小到同一入值时的输出值不相等，叫做 迟滞 现象。 迟滞差 表示这种不相等的程度。其值以 满量程 的输出ＹFS的百分数表示。

6.由于环境改变而带来的温度误差，称为应变计的 温度误差 ，又称 热输出

7.悬臂梁作为弹性敏感原件，根据其界面形状不同，一般可分为 等截面梁 和 等强度梁 。 8.线性度和灵敏度是传感器的 静态 指标，而频率响应特性是传感器的 动态 指标。 9.金属电阻的 应变效应 是金属电阻应变片工作的物理基础。

1.法布里-珀罗干涉仪，它是由两块平行的部分透射平面镜组成的。这两块平面镜的 反射率 通常是非常大的，一般大于或等于 95%。

2.能保证一个湿敏器件正常工作的环境的最大变化范围称为 湿度量程。

3.测量加速度的传感器种类很多，目前使用最广泛、最普遍的是 压电加速度传感器 4.光线的结构由 纤芯 ， 包层 ， 护套 三个部分组成。

5.依据干涉型光纤传感器的基本原理，目前光纤传感器中采用四种不同的干涉测量结构。它们分别是 迈克尔孙 、 马赫-泽德 、 萨格奈克 和 法布里-珀罗 等四种结构。

6.热敏电阻有三种类型，即 正温度系数型、 负温度系数型、 临界温度系数型

7.光纤的导光能力取决于纤芯和包层光学性能，数值孔径作为光纤的几个重要参数，根据光纤纤心折射率

2

n1和包层折射率n2，数值孔径可以定义为：NA?n1?n2， 单模传输条件是V<2.404 228.红外热辐射传感器，从原理上可以分为热电型和光量子型。 9.光量子型传感器可以分为光导型、光电型、光电磁型、肖特基型

1.传感器按工作原理分为： 应变式 ， 电容式 ， 电感式 等。 2.光电二极管是利用PN结单向导电性的结构光电器件

3.当某些晶体沿一定方向伸长或者压缩是，在其表面上会产生电荷，这种效应称为压电效应＿＿。 4.光纤的数值孔径是表征 光钎集光本领 的重要参数

5.光纤的传输损耗主要来源于 材料吸收损耗 、 散射损耗 、 光波导弯曲损耗

6.亮场微弯传感器检测 纤芯中光强度 的变化，暗场微弯传感器检测 包层中光强度 的变化。两者相比较 暗场微弯传感器 检测灵敏度高。

7.光强调制型光纤传感器利用（1） 光纤微弯效应 （2） 被测信号改变光纤对光波的吸收特性 （3） 被测信号改变光纤的折射率 （4） 两相位光纤间通过有倏逝波的耦合 （5） 发送光纤与接收光纤之间相对横向或纵向位移以改变接收光强 五种方式来实现光强调制 8.一般在光纤探头的端部， 射分布·共轴外发射分布

9.半导体应变片工作原理是基于 压阻 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数 大十倍 半导体色敏传感器是在同一硅基片上具有两个 深浅不同 的PN结，其中浅结 对 短波长光 响应好，深结对 长波长光 响应好

1.半导体湿度传感器可以分为 元素半导体湿敏器件、 金属氧化物半导体湿敏器件、 多功能半导体陶瓷湿度传感器、 MOSFET湿敏器件、 结型湿敏器件 五类。 2.厚度剪切模的石英振子固有频率为 f?发射光纤与接收光纤有以下四种分布：随机分布·半球形对开·共轴内发

12hCD66? 3.暗视场传感器与亮视场传感器的不同之处在于？（暗视场它使用纤芯进入包层的光产生输出信号） 4.干涉型光纤传感器在相位检测中会遇到几个问题，有相位检测和强度检测，共模抑制，相位跟踪系统。那么在相位检测中运用哪几种方法？（零差检测、外差检测、合成外差检测） 5.合成外差检测在条件下才适用？（J1(?m)?J2(?m)）

6.光纤相位调制器可以通过对光纤某一部分的（长度）或（波导模）的折射率进行外部调制来实现。 7.光纤中包层折射率n2与纤芯折射率n1的大小关系（n纤芯?n包层），圆柱波导的单模条件是

?10lgI1I0（

2?a?0?n21?n22?12?2.404），光纤在传播中的传播损耗用衰减率表示（

l）

8.SAW传感器中，最关键的敏感元件是 （SAW叉指换能器）

9.干涉型光纤传感器的基本换能机理是(单模光纤)中传输的相干光,因待测能量场的作用,产生相位调制。 1.相位跟踪系统由电路系统和光纤相位调制器组成。

2.在阶跃型折射光纤中常采用“V值”表述光在阶跃型折射光纤中的传播特性，V值可用数学式表示为

,当V值低于2.404时，只允许一个波或模式在光纤中传输。

3.光纤传感器可分为振幅型（也叫强度型）和相位型（也叫干涉仪型）两种。前者的原理是：待测的物理扰动与光纤敏感元件相互作用，直接调制光强。后者的原理是：在一段单模光纤中传输的相干光，因待测物理场的作用，产生相位调制。

4.光纤有多种分类方法，按折射率变化类型光纤可分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。按传播模式的

3

多少光纤可分为:单模光纤和多模光纤。按用途分类光纤可分为:普通光纤和非通信光纤。 5.变磁阻式传器是利用被测量调制磁路的磁阻,导致线圈电感量改变,实现对被测量测量的。

6.半导体传感器大致可分为接触型和非接触型，前者是让温度传感器直接与待测对象接触，后者是使温度传感器与待测对象离开一定距离，检测从待测对象放射出的红外线，从而达到测温的目的。

7.湿度传感器的主要参数有（至少写出5个）(1)湿度量程(2)感湿特征量—相对湿度特性曲线(3)感湿灵敏度(4)温度系数(5)响应时间(6)湿滞回线(7)电压特性(8)频率特性

8.已知光纤长度为L ， 输入光强为 I0 ，输出光强为I1 ，传播损耗为(-10lg I1 / I0 )/ L 。

9.压电谐振式传感器有 应变敏感型 、 热敏感型 、 声敏感型 、 质量敏感型 和 回转敏感型 等 1.SAW振荡器由 一组SAW 发射 、 接收IDT 、 反馈放大器 组成。 2.半导体湿度传感器响应时间分为 吸湿响应时间 和 脱湿响应时间 。

3.所谓相对湿度是指气体的绝度湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度Ps的百分比

4.黑体的辐射规律之中，维恩位移定律，即辐射能量的最大值所对应的波长λm随温度的升高向短波方向移动，公式表达为_____λm=2898/T_

5.光在光纤中传播的基本原理可以用（光线）或（光波）的概念来描述。

6.在规定的测量范围内，传感器能检测到的最小的输入增量，当用与满量程的百分数表示时称为 。 7.在玻璃（或金属）上进行刻划，可得到一系列密集刻线，这种具有周期性的刻线分布的光学元件称为 。

8.光纤的几个重要参数可分为 数值孔径 、 传播模式、 传播损耗 三部分组成。振幅传感器的优点是（结构简单）、（具有与光纤技术的相容性）和（信号检测也较容易），但是它的缺点是（灵敏度较低）。 根据菲涅尔定律，光线在折射率分别为n1和n2的不同介质的分界面上会产生折射现象，折射定律为（n1sinθ1=n2sinθ2）。

二、判断题

1、 一个复杂的高阶系统总是可以看成是由若干个零阶、 一阶和二阶系统串联而成的。（对） 2、 应变计的非线性度一般要求在0.05％或1％以内。（对）

3、 电阻丝式应变传感计的横向效应可以用H=ky/kx=(n-1)ls/[2nl1+(n-1)ls]表示，可见ls（r）愈小，l1

愈大，H愈小。即敏感栅愈窄，基长愈长的应变计，其横向效应引起的误差越小。（对）

4、 等臂电桥当电源电压及电阻相对变化一定时，电桥输出电压及电压灵敏度与各桥臂阻值大小无关。（对） 5、 应变计粘合剂不但要求粘接力强，而且要求粘合层的剪切弹性模量大，能真实地传递试件的应变。另

外，粘合层应有高的绝缘电阻、良好的防潮性防油性能以及使用简便等特点。（对） 6、 光生伏特效应就是半导体材料吸收光能后,在PN结上产生电动势的效应。（对） 7、 传感器动态特性可用瞬态响应法和频率相应法分析。（√） 8、 APD在使用时，须在元件两端加上近于击穿的反偏压。(对)

9、 半导体色敏传感器能用来直接测量从可见光到红外波段内单色辐射的波长。(对)

10、 半导体色敏传感器可以直接测量从可见光到红外波段内单色波长，有两个深度相同的PN结构成。（错） 11、 光电二极管的光谱特性与PN结的结深有关。（对）

12、 CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS电容器组成的阵列。（对）

13、 数值孔径是反映纤芯接收光量的多少,标志光纤接收性能的一个重要参数（对） 14、 在阶跃型光纤中，数值孔径越大光纤性能越好。（错） 15、 光纤传感器中的弯曲损耗是有害的，必须消除。（错） 16、 光纤纤芯折射率低于包层的折射率。（错）

17、 感湿特征量随环境温度的变化越大,环境温度变化所引起的相对湿度的误差就越小（错）

18、 半导体湿度传感器的响应时间分为吸湿响应时间和脱湿响应时间，大多数湿度传感器都是脱湿响应时

间大于吸湿响应时间。（对）

4

19、 湿度传感器在升湿和降湿往返变化时的吸湿特性曲线不重合，所构成的曲线叫湿滞回线。（√） 20、 在光纤纤维传中传播模式很多对信息传输是不利的，因为同一光信号采取很多模式传播，就会使这一

光信号分为不同时间到达接收端的多个小信号，从而导致合成信号的畸变。（对）

21、 暗市场传感器与亮市场传感器的不同之处在于:它使用从包层进入纤芯的光产生输出信号。（错） 1.压缩式压电加速度传感器中为便于装配和增大电容量常用两片极化方向相同晶片，电学上串联输出。（错） 22、 SAW气敏传感器中，吸附膜吸收了环境中的某种特定气体，使基片表面性质发生变化，导致SAW振荡

器振荡频率发生变化，通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量。（对）

23、 热敏电阻的温度系数随温度减小而减小，所以低温时热敏电阻温度系数小，灵敏度高，故热敏电阻常

用于低温（-100~300C）测量。（错）

24、 因环境温度改变而引起的附加电阻变化或者造成的视应变，除与环境温度变化有关外，还与应变计本

身的性能参数k、α。βs以及被测构件的线膨胀系数βg有关。（对） 25、 应变计的灵敏度K恒小于金属材料的灵敏度系数K0（对）

26、 光电效应能否产生，取决于光子的能量是否大于该物质表面的溢出功（对） 27、 电阻应变仪的差值法一般用于动态测量，零值法一般用于静态测量（对）

28、 传感器的输出--输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感

器的“非线性误差”。（√）

29、 选择传感器时，相对灵敏度必须大于零。（×）

30、 想要提高电桥的电压灵敏度Ku，必须提高电源电压，但不受应变计允许功耗的限制。（×）

31、 弹性敏感元件弹性储能高，具有较强的抗压强度，受温度影响大，具有良好的重复性和稳定性等。（×） 32、 光谱灵敏度为光电器件对单色辐射通量的反应与入射的单色辐射通量之比。（√） 33、 外光电效应分为光电导效应和光生伏特效应 错

34、 在热释电效应中，为了使产生的束缚电荷不被中和掉，就必须使晶体处于冷热交变工作状态 对 35、 电阻应变计第一对称形式的直流电桥的电压灵敏度不但与供电电压U有关而且与电桥电阻有关。（错） 36、 入射光强改变物质导电率的物理现象,叫光电导效应。为使电子从价带激发到导带,入射光子的能量E0

应大于禁带宽度Eg,即光的波长应小于某一临界波长λ0。（对）

37、 一阶装置动态特性的主要参数是时间常数?，一般希望它越大越好。（ 错 ） 38、 LTI系统的灵敏度是时间的线性函数。（ 错 ） 39、 光电效应分为外光电效应和内光电效应 对

40、 敏感元件，是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分（对）

41、 电阻应变计是一种能将机械构件上的应变的变化转化为电阻变化的敏感元件。（错） 42、 光敏电阻的工作原理是基于光电导效应。（对） 43、 应变计的测量范围很小（错）

44、 内光电效应分为两类，光电导效应和光生伏特效应。（对） 45、 光在半导体材料传播是不会产生衰减。（错）

46、 无论何种传感器，若要提高灵敏度，必然会增加非线性误差。（错）

47、 在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光强改变物质导电率的物理现

象称为内光电效应。（对）

48、 幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。（错） 49、 基于光生伏特效应的光电器件有光电二极管、光电三极管和光电池。（对） 50、 本征半导体（纯半导体）的Eg小于掺杂质半导体（错） 51、 传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力（错）

1.非线性误差的大小是以一拟合直线作为基准直线算出来的，基准直线不同，得出的线性度就不一样。（对） 52、 半导体应变计具有较小的非线性，输出信号较强，故抗干扰能力较好。（错）

0

5

53、 绝缘电阻是指应变计的引线与被测试件之间的电阻值，一般以兆欧计。（对）

54、 自补偿应变计是一种特殊的应变计，当温度变化时产生的附加应变为零或抵消。（对）

55、 光敏电阻具有灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小，重量轻机械强度高，耐冲击，抗过载能力强，耗

散功率小等特点。（错）

56、 当光电池密封良好、电极引线可靠、应用合理时，光电池的性能是相当稳定的，寿命也很长。（对） 57、 采用硅和锗材料的雪崩光电二极管的响应波长范围分别为0.5~1.5μm和1~1.5μm（错） 58、 最适合做开关型温度传感器的是负温度传感器（错） 59、 在阶跃型光纤中，数值孔径越大“V值”越大。（对）

1.法布利干涉仪一种极灵敏的位置和长度测量装置，能用于现代科学的最灵敏的位移测量装置之一。（对） 60、 热敏电阻的温度随温度减小而增大，所以低温时热敏电阻温度系数大，灵敏度高，故热敏电阻常用于

高温测量。（错）

61、 外差检测的优点是对光强波动和低频噪声不敏感。（对） 62、 信息革命的两大重要支柱是信息的采集和处理（√）

63、 传感器在稳态信号作用下，输入和输出的对应关系称为静态特性；在动态的信号作用下，输入和输出

的关系称为动态特性（√）

64、 传感器动态特性的传递函数中，两个各有G1(s）和G2(s)传递函数的系统串联后，如果他们的阻抗匹

配合适，相互之间仍会影响彼此的工作状态（×）

65、 应变计的动态特性测量按正弦规律变化的应变波形时，应变计反应的波幅将高于真实应变波（×） 66、 传感元件把各种被测非电量转换为R,L,C的变化后，必须进一步转换为电流或电压的变化，才能进行

处理，记录和显示。（√）

67、 光电器件有一定的惰性，在一定幅度的正弦调制光照射下，当频率较高时，灵敏度与频率无关；若频

率降低，灵敏度就会逐渐降低（×）

68、 光敏电阻的暗电阻大 （对） 69、 电阻应变效应包括横向效应 （错） 70、 应变计按照半导体式可分为体型和薄膜型 （错） 71、 入射光强改变物质导电率的物理现象叫光生伏特效应 （错）

1.当温度升高时，光敏电阻的暗电阻和灵敏度都下降，因此光电流随温度升高而减小（对）

1.光电池作为测量元件使用，应利用短路电流与照度有较好线性关系特点，可当做光电检测使用。（对） 72、 光电管属于外光电传感器（对）

1.在阶跃折射率光纤的纤芯—包层界面折射率突然从n1减小到n2，而在整个包层中折射率保持恒定。（对） 1.渐变折射率光纤的折射率从纤芯中央开始向外随径向距离增加而逐渐增大，而包层中折射率不变。（错） 73、 压电传感器的系统功耗小，抗干扰能力强，稳定性好，是传感技术重点发展的方向之一。（对） 74、 热敏电阻主要有正温度系数型、负温度系数型、临界温度系数型三种类型。（对） 75、 光纤耦合器是使光信号能量实现分路/合路的器件。（对）

76、 压电谐振式传感器是利用压电晶体谐振器的共振频率随被测物理量得变化而变化进行测量的。 （对） 77、 湿度传感器感湿特征量之值与外加交流电压的关系称为电压特性。（对）

78、 某些晶体沿一定方向伸长或压缩时，在其表面会产生电荷（束缚电荷），这种效应称为压电效应。（对） 79、 根据敏感元件材料的不同，应变计可分为金属式和半导体式两大类（对） 103.热敏电阻的电阻温度系数大，电阻与温度的关系近似于线性或为平滑曲线。 对

104.热电偶产生的热电动势是由两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势组成的。 对 101.位移光纤传感器中的两个光栅，适当的减小其中一个光栅栅元宽度可使灵敏度提高，动态范围也将大大的提高。（错）

102.半导体温度传感器中热敏电阻都有色环，负温度系数型热敏电阻其标记为红色。（错）

1.热敏电阻的温度系数随温度减小而增大，低温时热敏电阻温度系数大，灵敏度高，高温时温度系数小，

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灵敏度低。（对）

103.一般压电材料都有一定的温度系数，温度变化引起的频偏往往超过压力变化引起的频偏，不必对温度变化引起的频偏进行补偿。（错）

104.对比波长大得多的长度变化，物理扰动P随时间变化的速率与振荡频率f成正比。（对） 105.SAW压力传感器可用以监视心脏病人的心跳，用射频振荡器把信息发射出去实现遥测。（对） 106.在环境湿度保持恒定的情况下，湿度传感器特征量的相对变化量与对应的温度变化量之比，称为特征量温度系数。（对）

107.光电池研制的最主要问题是提高光电池的光电转换效率。（对） 硅光电池的光谱响应波长范围比锗光的光谱响应波长范围广。（错）

灵敏度是描述传感器的输出量（一般为非电学量）对输入量（一般为电学量）敏感程度的特性参数。（错） 应变式测力传感器中应变计是传感器的基础，弹力体是传感器的核心。（错）

光电器件的灵敏度、暗电流或光电流与温度的关系称为温度特性，通常由曲线表示或温度特性给出。（对） 当光通量一定时，阳极电流与阳（阴）电压的关系，叫光电管的伏安特性曲线。（错） 硒光电池比硅光电池更稳定。（错）

有机粘合剂通常用于低温、常温和中温，无机粘合剂用于高温（对）

传递函数表示系统本身的传输、转换特性，与激励及系统的初始状态无关。（?）

零值法的优点是，测量精度主要取决于读数桥的精度，而不受电桥供电电压波动以及放大器放大系数波动等的影响，因此测量精度较高。但由于需要进行手调平衡，故一般用于静态测量。（?）

1.光电倍增管具有灵敏度高，谱响应范围宽，体积小，重量轻，机械强度高，耗散功率大，以及寿命长的等特点。（?）

按传播模式多少可以将光纤分为单模和多模。（?）

传感器的灵敏度是指输出量与相应的被测量（输入量）之比。（错） 金属材料灵敏度比半导体大50～100倍。（错）

只有当入射光频率高于红限频率时，光电效应才能够产生。（对）

光敏电阻的亮电阻和暗电阻之差越大，说明性能越好，灵敏度越高。（对） （×）光纤的纤芯强度取决于纤芯和包层的光学性能。

（√）在压电式传感器的测量线路中，电荷放大器的低频特性要比电压放大器好的多。 (√)晶体的压电效应是一种机电耦合效应。

(（×）通常外光电效应有红限频率，而内光电效应无红限频率。

若光电倍增管用来监控连续光源,电容可以省去。使用中往往将电源负极接地,正极直接接到放大器的输入端。若将稳定的光源加以调制,则需要电容器耦合。在脉冲应用时,最好把电源正极接地利于降低噪声，输出可通过电容和下一级放大器耦合。（错） 传感器是与人感觉器官相对应的原件。（对）

传感器的灵敏度定义为传感器输入量变化值与相对应的输出量变化值之比。（错） 应变器的核心元件是电阻应变计。（对）

敏感元件加工新技术有薄膜技术和真空镀膜技术。（错）

扩散性半导体应变计是将N型咋杂质扩散到高阻的P型硅基片上,形成一层极薄的敏感层制成的（错） 存在灵敏度界限的原因有两个，分别是输入的变化量通过传感内部被吸收，因而反映不到输出端上去，传感器输出存在噪音。（对）

在冲激信号出现的瞬间（即t=0）响应函数也突然跃升，其幅度与k成正比，而与时间函数??a1a0成反比；在t＞0时，作指数衰减，t越小衰减越快，响应的波形也越接近脉冲信号。（对） 应变计的粘贴工艺对于传感器的精度起着关键作用。（对）

应变式压力传感器由电阻应变计、弹性元件、外壳及补偿电阻组成。（对）

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入射光强改变物质导电率的物理现象，叫光电导效应。（对） 现今压电传感器的材料大多用压电陶瓷。（对）

SnO2传感器在低温条件下不但对乙醇很敏感，对CO和H2也很敏感，因此，仅通过改变传感器工作温度所能达到的气敏选择性是有限的。（对）

在一定温度和压力条件下，单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量为相对湿度。所谓绝对湿度是指气体的相对湿度与同一温度下达到饱和状态的相对湿度Ps的百分比。（错）

1.压电汞蒸气探测器是在石英晶片的电极上沉积金膜。金膜吸收汞生成汞齐，是检测汞的良好图层材料（对） 在纤芯内折射率不随半径变化而变化，有一恒定值n1.在纤芯-包层界面折射率突然从n1减小到n2，而在整个包层中折射率保持恒定的是渐变折射率光纤。（错） 热释电材料有晶体、陶瓷和塑料等。（对）

对可见光常用的有流明灵敏度和勒克斯灵敏度。（对）

光电管的工作点应悬在光电流与阳极电压无关的饱和区域。（对） 理想的传感器输出与输入呈线性关系。 T

正温度系数型半导体热敏电阻研究最早，生产最成熟，是应用最广泛的热敏电阻之一。（错） 光纤的导电能力取决于纤芯和包层的光学性能。（对） 多模光纤常用于强度性传感器。（对）

单模光纤的制造、连接和耦合比多模光纤都较容易些。（错）

光纤的数值孔径大,耦合效率高，且光信号将产生较小的“模色散”（错）

1.热敏电阻的温度变化1℃时，阻值相对变化率，单位为％/℃，如不作特殊说明，指25℃时的温度系数（错） SAW加速度传感器能够实现固态化,直接输出频率信号,精度高、灵敏度高,采用半导体工艺制作,便于批量生产,可靠性、但其一致性较差。（错）

正温度系数型半导体热敏电阻的色标为绿色，负温度系数型半导体热敏电阻的色标为红色，临界型半导体热敏电阻的色标为白色。（错） 压电效应是可逆的。（对）

1.干涉型光纤传感器换能机理：在一段单模光纤传输的相干光，因待测能量场的作用，产生相位调制。（对） 光纤声传感器的关键是检测臂的传感部分要设计的对待测声场不敏感，而检测臂的其余部分和参考臂要对声场敏感。（错）

反射式光纤位移传感器的位移—输出曲线中有前坡区、后坡区、光峰区，其中光峰区信号到达最大值，这个区域可用于对表面状态进行光学测量。（对）

对于金属，其灵敏度为50~100，比半导体灵敏度大得多。（×）

与轮辐式传感器相比，柱式传感器的优点是其横截面积不会随载荷改变而导致非线性。（×）

1.光电器件输出电压达到最大值0.63倍时对应的时间称为光电器件响应时间,它会影响调制频率上限。（√） 1.光电池的工作原理基于光生伏特效应，硅光电池是在N型硅片掺入P型杂质形成一个大面积的PN结。（√） 横向粘贴的应变计既可以作为温度补偿，也可以起到提高灵敏度的作用。（√）

在应变计设计过程中，为了减少横向效应，可采用直角线栅式应变计或箔式应变计。（√） 温度传感器从使用上大致分文接触型和非接触型两大类。（对）

正温度系数（PTC）型热敏电阻，特性曲线随温度升高也增大，其色标记为白色，负温度系数（NTC）型半导体热敏电阻是应用最广泛的热敏电阻之一，其色标记为绿色。（错） 微弯光纤传感器就是根据光纤弯曲时的光注入纤芯的原理研制而成。（错）

1.模式去除器（最简单是在包层外表面涂上几厘米长黑漆）能吸收几乎所有可能在光纤包层传播的光。（对） 电压式传感器可以等效成一个电荷源与一个电容并联的电荷发生器。（对） 温度系数分为特征温度系数和感湿温度系数（对）

光电二极管的响应速度比光电三级管约高一个数量级，比锗管约高一个数量级。（×）

1.压电式传感器有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。（?）

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1.光敏电阻暗阻越大越好，亮阻越小越好，就是暗电流要小，亮电流要大。这样光敏电阻灵敏度就高。（?） 1.真值是指一定时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，是可以测量的。（ ? ） 1.置信系数取不同典型值时，有不同的置信概率。系数越高，水平则越低，表明测量精度的要求越低。?） 热释电元件多用于红外波段的辐射测温————（ 对 ）

1.光纤位移传感器是利用光导纤维传输光信号的功能，根据探测到的光信号强弱测量被测物体的距离（对） 半导体透射光强随温度的增加而增加。 错

辐射能量的最大值所对应的波长随温度的升高向长波方向移动。 错 在阶跃型光纤中，数值孔径越大“V值”越大，传输模式越少。 错

温度系数是反映湿度传感器的感湿特征量--相对湿度特性曲线随环境温度而变化的特征。 对

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A．

单项选择题（每题2分）

1、 下面的哪些传感器不属于内光电传感器（ A ）A:光电管; 2、 下列哪一项是金属式应变计的主要缺点（ A ）A：非线性明显

3、 若L为光纤的长度，I0为输入光强，I1为输出光强，则其衰减率A可表示为：（ B ） B: 4、 对光纤传感器的特点叙述错误的是：（ C ） C：频带宽动态范围小。 5、 下列选择性吸附膜所对应的敏感气体正确的是（ D ）D：酞箐膜（敏感NO2） 6、 薄膜湿度传感器的响应时间为：（ A ）A：1～3s

7、 螺管型差动变压器的衔铁和铁芯用同种材料制成，通常选电阻率大，导磁率高，饱和磁感应大的材料 8、 下列对于压缩式电加速度传感器的描述正确的是：（ D ）

D：按照压电式传感器的工作原理及其等效电路，传感器可看成电压发生器，也可看成电荷发生器。 9、 反射式光纤位移传感器属于振幅型光纤传感器的一种，其测量位移与输出有如下关系（ B ） B：在一定范围内位移与输出信号成线性关系。

10、 属于传感器动态特性指标的是（ D ） D、固有频率 11、 下面哪项不是SAW传感器的优点：（ A ）A: 分辨率低; 12、 下列哪一项是非电阻型半导体气敏器件（ A ）A：Ag2O

13、 表明声波传感器可以通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量，其选择性的吸附膜的选择非常重要，常用三乙醇胺薄膜选择性测量( SO2)、Pd膜选择性测量( H2)、WO3选择性测量( H2S)、酞箐膜选择性测量( NO2)等。

14、 应变式传感器的温度误差产生的主要原因：试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一, 使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。

15、 构件作纯弯曲形变时，构件面上部的应变为拉应变，下部为压应变，且两者是什么关系？（C）绝对值相同符号相反

16、 下面的哪个温度补偿方法是不存在的（ C ）C:电阻补偿法 17、 下列哪一项不是半导体应变计的主要优点（ C ）C：准确度高 18、 下列哪一项不是热释电材料的来源：（ B ）B：金属

19、 下列关于光电管哪一项是正确的B：当光通量一定时，阳极电压与阳极电流的关系，叫光电管的伏安特性曲线。

20、 下列哪一项是半导体式应变计的主要优点（ B ）B：灵敏度高 21、 电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为（B）的输出B：电压 22、 传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（D）D:分辨力越高。

23、 从原理上讲，目前许多惯性导航系统所用的环形激光陀螺和光纤陀螺是基于哪种干涉仪的？ A Michelson干涉仪 B Mach-Zehnder干涉仪 C Sagnac 干涉仪 D Fabry-Perol 干涉仪 24、 传感器的输出量通常为（B ）B 电量信号

25、 按照依据的基准线不同，下面那种线性度是最常用的（D） D：最小二乘法线性度 26、 下面那一项不是半导体应变计的优点（C） C：横向效应小

27、 右图属于那种温度补偿方法（C） C：双金属敏感栅自补偿

28、 输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小刀同一输入值时的输出值不相等是属于传感器静态特性的哪一种（ D ）D:迟滞性

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29、 以下属于应变计温度误差产生的原因是：（ D ）D：敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化。 30、 符合对粘合剂的要求是：AA机械滞后小 31、 组合式压力传感器用于测量B B小压力

32、 下列哪种温度补偿方法是常用和效果较好的补偿方法：（A）A：电桥补偿法 33、 下列哪个是APD的优点：（B）B：灵敏度高

34、 下面哪个不是光敏电阻的优点（ D ） D.耗散功率小

35、 采用硅材料的雪崩式光电二极管的响应波长范围( B ) B.0.4-1.0μm 36、 下列哪一项不是金属式应变计的主要缺点（ D）D：响应时间慢

37、 以下那个质量是直接影响传感器的性能和精度（ B ）B：弹性敏感元件。 38、 下面哪个不是反射式光纤位移传感器的特点：D D精度高 39、 下面哪个不是压电加速度传感器： BB压电谐振式传感器 40、 下列哪一项金属是最良好的检测汞的涂层材料（ D ）D：铁

41、 对于我们日常生活中，所谓湿度的定义说法正确的是:气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对温度Ps的百分比。

42、 下面哪个属于强度型光纤传感器 CC光纤测压传感器

43、 下列哪一项属于相位型传感器的缺点（C）C：结构较复杂，检测也需要复杂的手段

44、 目前光纤传感器通常采用四种不同的干涉测量结构，以下哪一种不属于上述四种结构的是D：伽利略 45、 下面哪一个不是相位检测方法（ B ）B:内差检测

46、 响应时间是湿度传感器的重要指标，通常是指从湿度H1的环境中进入湿度H2的环境中，当湿度从H1

上升或下降到（ ）所需要的时间称为响应时间。 A：0.63H2 B：0.63(H2-H1) C：0.63(H2-H1)+H1 D：0.63H2+H1

47、 光电池种类很多，其中（D）的光电转换效率高，寿命长，价格便宜（B）出现最早，工艺及较成熟，（C）的光谱响应与太阳光谱吻合，另外还有（A） A：铜光电池B：硒光电池C：砷化镓光电池D：硅光电池 48、 光纤按传播模式分类可以分为（BC）单模光纤 多模光纤

49、 设计光纤微弯传感器时，下面说法正确的是（ A D ）A：在光纤微变传感器中的变形器前后一定要有模式除去器。D：暗视场信号放大倍数比亮视场的放大倍数大。

50、 数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是B．光纤的数值孔径与其几何尺寸有关 51、 为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（ D ）。 D. 差动放大法 52、 光纤传感器具有的优点（ACDE）

A高灵敏度 C结构简单，体积小 D可用于恶劣环境 E可根据需要做成各种形状 53、 半导体陶瓷湿敏器件所具有的优点（B D）B：精度高D：湿滞现象小。

54、 .电阻应变片的线路温度补偿方法有( A.B.D ).A.差动电桥补偿法B.补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法D.恒流源温度补偿电路法

55、 通常用应变式传感器测量(BCD). B.速度 C.加速度 D.压力 56、 压电式加速度传感器是（ D ） 传感器。D、适于测量动态信号的 57、 石英晶体测量加速度基于哪个物理效应（ B ） B、压电效应 58、 传感器一般包括敏感元件，还包括（ A ） A、转换元件 59、 半导体色敏传感器又称为（A）双结光电二极管 60、 光敏电阻的工作原理基于（B） B.光电导效应

61、 电阻应变计的电阻相对变化ΔR/R与应变ΔL/L=ε之间在很大范围内是线性的则k=ΔR/R/ε 62、 下列传感器不属于按基本效应分类的是 真空传感器

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简答题

1.光生伏特效应如何产生？答：当光照射到距表面很近的PN节时，如果光能足够大，光子能量大于半导体材料的禁带宽度，电子就能从价带跃迁到导带，成为自由电子。 由于光生电子、空穴在扩散过程中会分别于半导体中的空穴、电子复合，因此载流子的寿命与扩散长度有关。只有PN结距表面的厚度小于扩散长度，才能形成光电流产生光生电动势。

2.什么是压电效应？压电传感器有哪些？答：当某些晶体沿一定方向伸长或压缩时，在其表面上会产生电荷，这种效应成为压电效应。压电传感器有压电加速度传感器、压电谐振式传感器、声表面波传感器。 3.当吸附膜是绝缘材料、导电体或金属氧化物半导体时，SAW气敏传感器的敏感机理？答：当薄膜是绝缘材料时,它吸附气体引起密度的变化,进而引起SAW延迟线振荡器频率的偏移;当薄膜是导电体或金属氧化物半导体膜时,主要是由于导电率的变化引起SAW延迟线振荡器频率的偏移。 4.简说马赫―泽德(Mach―Zehnder)干涉仪的工作原理。

5.简述光纤传感器的优点？具有很高的灵敏度;频带宽动态范围大；可根据实际情况做成各种形状；可以用很相近的技术基础构成传感不同物理量的传感器，这些物理量包括声场、磁场、压力、温度、加速度、转动、位移、液位、流量、电流、辐射等等；便于与计算机和光纤传输系统相连，易于实现系统的遥测和控制;可用于高温、高压、强磁干扰、腐蚀等各种恶劣环境；结构简单、体积小、重量轻、耗能少。 6.相位跟踪系统是由什么组成的并简述它的功能？由电路系统和光纤相位调制器组成。抵消任何不必要的大的低频相位漂移，使干涉仪保持平衡，提供保证干涉仪在正交状态下工作的相移。 7.什么叫安时特性：流过热敏电阻的电流与时间的关系，称为安时特性

8.光纤分类：一功能型①光强度调制型②光相位调制型③光偏振态调制型；二非功能型①光线位移传感器②光纤温度传感器

9.光导纤维为什么能够导光？光导纤维有哪些优点？光纤式传感器中光纤的主要优点有哪些？答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。优点：具有优良的传旋光性能，传导损耗小；频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好；能在恶劣的环境下工作，能进行远距离信号的传送；功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的波导，而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。优点：抗电磁干扰能力强；柔软性好；光纤集传感与信号传输与一体，利用它很容易构成分布式传感测量

1.简述振幅型和相位型光纤传感器的原理？振幅型：待测的物理扰动与光纤连接的光纤敏感元件相互作用，直接调制光强。相位型：在一段单模光纤中传输的相干光，因待测物理场的作用，产生相位调制。 2.简述半导体气敏器件的分类和它们的代表性被测气体分别是什么？分为电阻型和非电阻型。电阻型可分为（1）表面电阻控制型，其代表性被测气体为可燃性气体；（2）体电阻控制型，其代表性被测气体为乙醇、可燃性气体和氧气；非电阻型又可分为（1）表面电位，其其代表性被测气体为硫醇；（2）二级管整流特性，其代表性被测气体为氢气、一氧化碳、乙醇（3）晶体管特性，其代表性被测气体为氢气和硫化氢。 3.什么是红限频率？答：光电效应能否产生，取决于光子的能量是否大于该物质表面的电子逸出功。这意

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味着每一种物质都有一个对应的光频阈值。

4.电阻应变计产生温度误差的原因是？敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化；试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一，使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。

5.什么叫线性度？传感器输出—输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比,

et??称为该传感器的“非线性误差”或“线性度”, 也称“非线性度”。 相对误差表示其大小

?maxYFS?100%

6.简说光电倍增管的工作原理：答;利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。所谓二次电子释放效应是指高速电子撞击固体表面，再发射出二次电子的现象。

7.简述温度补偿方法有哪些？: (1)电桥补偿法。 (2)辅助测温元件微型计算机补偿法。 (3)应变计自补偿法。

(4)热敏电阻补偿法。

8.温度传感器从使用上分为什么？各自有何不同？分文接触型和非接触型两大类，前者是让温度传感器直接与待测对象接触，后者是使温度传感器与待测对象离开一定距离，检测从待测对象放射出的红外线，从而达到测温的目的。

9.简单简述下声波传感器？简写SAW，是一种能量集中于媒质表面、沿表面传播、其振幅随深度呈指数衰减的弹性波。通常在压电晶体的表面设置叉指换能器（IDT）来激励和检测声波表面。SAW的传感器主要的机理来达到检测物理量、化学量、和生物量的目的

1.应变式传感器与其他类型传感器相比具有如下特点: (1)测量范围广、精度高。 (2)性能稳定可靠,使用寿命长。 (3)频率响应特性较好。 (4)能在恶劣的环境条件下工作。 (5)易于实现小型化、整体化 2.晶体的压电效应和反向压电效应的定义。

答：当某些晶体沿一定方向伸长或压缩时,在其表面上会产生电荷(束缚电荷),这种效应称为压电效应。压电效应是可逆的,即晶体在外电场的作用下要发生形变,这种效应称为反向压电效应。

3.SAW气敏传感器选择性吸附膜的要求是什么？首先,它需要对特定气体有灵敏的选择性和分辨率;其次,性能应稳定可靠;第三,要有较快的响应时间并易于解吸恢复。

4.简述半导体热敏电阻的工作原理和主要特点。答：（1）工作原理：由于热运动(如温度升高), 载流子克服禁带宽度(或电离能)引起导电,这种热跃迁使半导体载流子浓度和迁移率发生变化,引起电阻率值发生变化。（2）主要特点：①灵敏度高 ②体型小③使用方便

5.半导体应变计有什么优点？灵敏度高。比金属应变计的灵敏度约大50-100倍；体积小，耗电省；由于具有正、负两种符号的应力效应，则可以用有正、负两种符号应力效应的半导体应变计组成同一应力方向的电桥两臂，提高灵敏度；机械滞后小，可测量静态应变、低频应变等。

6.简述谐振式传感器的优点？以数字输出，不必经过A/D转换就可以方便的与计算机相连，组成高精度的测量和控制系统，功耗少、稳定性高。

7.热电型辐射传感器？答：热电型辐射传感器是指由于辐射热引起无件温度的微小变化，导致电阻一类的物理量度的变化，而达到测温的目的。这类传感器一般与波长无关。热电型红外传感器的优点是使用方便，缺点是响应速度慢，灵敏度低。

8.半导体磁敏传感器？答：半导体磁敏传感器是指电参数按一定规律随磁性量变化的传感器，常用的有霍尔传感器和磁敏电阻传感器。利用磁场作为媒介来检测位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等。可实现非接触测量，并且不从磁场中获取能量。

9.湿滞回线？答：湿度传感器在升湿和降湿往返变化时的吸湿和脱湿特性曲线不重合，所构成的曲线叫湿滞回线。

1.温度系数？答：温度系数是反映湿度传感器的感湿特征量—相对湿度特性曲线随环境温度而变化的特征 2.模式去除器的作用？答：吸收几乎所有可能在光纤包层中传播的光。首先保证只有纤芯光才能到达变形器中的光纤段，其次是保证吸收掉因采用变形器而进去包层中的任何纤芯光。 3.简说萨格奈克(Sagnac)干涉仪的工作原理。

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平面镜平面镜激光器光检测器

4.光电效应可分为哪三种类型，简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器？（1）外光电效应：指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。光电管及光电倍增管均属这一类。它们的光电发射极，即光明极就是用具有这种特性的材料制造的。（2）内光电效应：指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属此类。（3）光生伏特效应：利用光势垒效应，光势垒效应指在光的照射下，物体内部产生一定方向的电动势。光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。

5.简述光敏电阻的特点？灵明度高；光谱响应范围宽；体积小；重量轻；机械强度高；耐冲击；抗过载能力强；耗散功率大；寿命长

6.箔式应变计与丝式应变计相比有什么优点？1）工艺上能保证线栅的尺寸正确、线条均匀，大批量生产时，阻值离散程度小（2）可根据需要制成任意形状的箔式应变计和微型小基长的应变计3）敏感栅截面积为矩形，表面积大，散热好，在相同截面情况下能通过较大的电流（4）厚度薄，因此具有良好的可挠性，它的扁平状箔栅有利于形变的传递（5）蠕变小，疲劳寿命高（6）横向效营小（7）便于批量生产，生产效率高。 7.对光电器件灵敏度的理解？答：光电器件对辐射通量的反应成为灵敏度，也成为响应。反应用电压或电流表示，对可将光常用的有流明灵敏度和勒克斯灵敏度。流明灵敏度Slm=光电流（A）/光通量（lm）

勒克斯灵敏度Slx=光电流（A)/受光面照度（lx）

8.什么是传感器的灵敏度？灵敏度是描述传感器的输入量（一般为电学量）对输入量（一般为非电学量）敏感程度的特性参数。其定义为：传感器的变化值和相应的被测量（输入量）的变化值之比，用公式表示为：K（x）=输出量的变化值/输入量的变化值=△y/△x

9.什么是弹性敏感元件？答：传感器中由弹性材料制成的敏感元件。在传感器的工作过程中常采用弹性敏感元件把力、压力、力矩、振动等被测参量转换成应变量或位移量，然后再通过各种转换元件把应变量或位移量转换成电量。

1.什么是热释电效应？答：由于温度的变化，热释电晶体和压电陶瓷等会出现结构上的电荷中心相对位移，使他们的自发极化强度发生变化，从而在它们的两端产生异号的束缚电荷，这种现象称为热释电效应。 2.金属式应变片和半导体式应变片在工作原理上有什么不同？答：金属应变片是通过变形改变丝栅的几何尺寸，而它的电阻率一般不变，半导体应变片是基于压阻效应而工作的，就是说沿半导体晶轴的应变，使它的电阻率有很大的变化，从而产生电阻变化。

3.什么是电桥补偿法？在被测试件上安装一工作应变计，在另外一个于被测试件的材料相同，但不受力的补偿件上安装一补偿应变计。补偿件于被测试件处于完全相同的温度场内。测量时，使两者接入电桥的相邻臂上，由于补偿片RB是与工作片R1完全相同的，且都贴在相同的试件上，并处于相同的温度下，这样，由于温度变化使工作片产生的电阻变化ΔR1t与补偿片的电阻变化RBt相等，因此，电桥输出Usc与温度无关，从而补偿了应变计的温度误差。

4.简要说明光电式传感器的应用和特点:？光电传感器是将光信号转化为电信号的光敏器件，可用于检测直接引起光强变化的非电量，如光强，辐射测温，气体成分分析等，也可用于测量能转换为光量变化的其他非电量，如零件线度，表面粗糙度，位移，速度，加速度。具有非接触，相应快，性能可靠等优点。 5.什么是零漂和蠕变？答：（1） 恒定温度下，粘贴在试件上的应变计，在不承受载荷的条件下，电阻随时间变化的特性称为应变计的零漂。零漂的主要原因是，敏感栅通过工作电流后的温度效应,应变计的内应力逐渐变化，粘接剂固化不充分等。（2） 粘贴在试件上的应变计，保持温度恒定，在某一恒定机械应变长期

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作用下，指示应变随时间变化的特性，称为应变计的蠕变。粘合剂的选用和使用不当，应变计在制造过程中产生的内应力等，是造成应变计产生蠕变的主要原因。

6.什么是光电效应？答：半导体材料的电学特性受到光的照射而发生变化。光电效应分为外光电效应和内光电效应，内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

7.简述应变计对粘贴剂的要求？答：有一定的粘结强度。能准确传递应变。蠕变小。机械滞后小。耐疲劳性能好。具有足够的稳定性能。对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用。有适当的储存期。应有较大的温度使用范围。

8.传感器技术发展迅速的原因？（1）电子工业和信息技术促进了传感器产业的相应发展（2）政府对传感器产业发展提供资助并大力扶植（3）国防、空间技术和民用产品有广大的传感器市场（4）在许多高新技术领域可获得用于开发传感器的理论和工艺

9.干涉型光纤传感器的基本原理？答：干涉型光纤传感器的基本机理是：在一段单模光纤中传输的相干光，因待测能量场的作用，而产生相位调制。

1.解释弯曲损耗？答：弯曲损耗有两种类型。一种类型是由整根光纤以给定尺寸的半径弯曲所引起的，如把光纤绕在卷筒上可能引起的损耗。另一种类型称为微弯损耗，是由于纤芯轴线方向的随机变化引起的。它是由外力、纤芯或包层的不完整性、纤芯-包层界面的波动、微小的疵点等原因造成的。

2.什么是电阻应变效应？是指金属导体的电阻在导体受力产生变形（伸长或缩短）时发生变化的物理现象。当金属电阻丝受到轴向拉力时，其长度增加而横截面变小，引起电阻增加。反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小

3.内光电效应分为几种，简述他们产生的原因？（1）光电导效应：入射光强改变是物质导电率的物理现象叫光电导效应（2）光生伏特效应：半导体材料吸收光能后，在PN节上产生电动势的效应。 1差值法的优点：35页

3.说出光电二极管的任意一种工作状态 ：71页 5什么是选择式自补偿应变计 33页

7.为什么PN结会产生光伏特效应？光照到PN结上时，如果光能足够大，光子能量大于半导体材料的禁带宽度，电子就能够从低价带跃迁到导带，成为自由电子，二价带则相应成为自由空穴。这些电子-空穴对在PN结的内部电场作用下，电子被推向N区外侧，空穴被推向P区外侧，使N区带上负电，P区带上整点。这样，N区和P区之间就产生的电位差，于是PN结两侧便产生了光生电动势。

（s）=8.什么是传递函数？在数学上的定义是什么？答：Gbmsmn?bm?1sm?1???b1s?b0ans?an?1sn?1???a1s?a0

初始值为零时，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。

9.分别说明接触型半导体传感器中半导体热敏电阻、PN结型热敏器件、PN集成温度传感器、半导体光纤温度传感器的优缺点。答：(1)半导体热敏电阻：特点：灵敏度高，小型，使用方便。缺点：互换性和稳定性还不够理想，非线性严重，不可在高温下使用(2)PN结型热敏器件：优点：体积小，反应快，线性较好，价格低廉。用途：电子仪器和家用电器的过热保护，简单的温度显示和控制。局限：只能用来测量150摄氏度以下的温度(3)集成温度传感器：反温度传感器与后续的放大器等用集成化技术制作在同一基片上而成的，集传感与放为一体的功能器件。优点：线性关系，精度高，使用方便。(4)半导体光纤温度传感器：优点：抗干扰性好，细，轻，能量损失小。

1.光电管的频率响应是什么？答：光电管的频率响应是指，一定频率的调制光照射时，光电管输出的光电流（或负载上的电压）随频率的变化关系。

2.感湿灵敏度定义？在某一相对湿度范围内，相对湿度改变1%RH时，湿度传感器感湿特性征量的变化值或百分率为感湿灵敏度，简称灵敏度，又称湿度系数。

3.压电谐振传感器工作原理？是利用压电晶体谐振器的共振频率随被测物理量变化进行测量的

4.什么是传感器？传感器由哪三个部分组成？答：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确

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定对应关系的便于应用的某种物理量的测量装置。传感器的组成：敏感元件—直接感受被测量(非电量)能产生有确定关系的输出量；传感元件—又称为变换器，一般情况它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换为电量输出的元件；变换电路—能把传感元件输出的电量转换为便于处理、传输、记录、显示和控制的有用电信号的电路。

5.什么是晶体压电效应？请举例说明？答：当某些晶体沿一定方向伸长或压缩时，在其表面上会产生电荷，这种效应称为压电效应。一些晶体当不受外力作用时，晶体的正负电荷中心相重合，单位体积中的电距等于零，晶体对外不呈现极性，而在外力作用下晶体形变时，正负电荷的中心发生分离，这是单位体积的电锯不再等于零，晶体表现出极性。另外一些晶体由于具有中心对称的结构，无论外力如何作用，晶体正负电荷的中心总是重合在一起，因此这些晶体不会出现压电效应。

6.什么是声表面波？SAW传感器主要有那些特性？是一种能量集中于媒质表面、沿表面传播、其振幅随深度指数衰减上网弹性波。具有分辨率高、灵敏度搞、可靠、一致性好、制造简单等优点，而且由于它符合数字化、集成化和高精度的发展方向，国际上对其研究和开发十分重视，是当代传感器的重要支柱之一。 7.光敏电阻中什么是光电流，什么是亮电流，什么是暗电流？答：在温室条件下，光敏电阻在全暗后经过一定时间测得的电阻值为暗电阻，此时给定工作电压下流过光敏电阻的电流为暗电流。光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流为亮电流。亮电流与暗电流的差为光电流。 8.简述光敏电阻的结构原理？答：光敏电阻的工作原理是基于光电导效应：在无光照时，光敏电阻具有很高的而阻值；在有光照时，当光子的能量大于材料禁带宽度，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，激发出可以导电的电子-空穴对，使电阻降低。

9.简要分析存在灵敏度界限的原因，并举例说明。答：一是输入的变化量通过传感器内部被吸收，反应不到输出端上去，即内部损耗了。二是传感器输出存在噪声，如果传感器的输出值比噪声电平小，就无法把有用信号和噪声分开。如果不加最起码的输入值是得不到有用的输出值的。

1.传递函数有哪些功用？（1）传递函数的功用之一：在方块图中用作表示系统的图示符号。（2）另一方面,当组成系统的各个元件或环节的传递函数已知时,可以用传递函数来确定该系统的总特性,可用单个环节的传递函数的乘积表示系统的传递函数（3）对于复杂系统的求解, 我们可以将其化成简单系统的组合, 其解则为简单系统解的组合。

2.按传播模式分类，光纤有几种类型，它们的定义分别是？1）：单模光纤：通常是指阶跃型光纤中的纤芯尺寸很小、光纤传播的模式很少、原则上只能传送一种模式的光纤。（2）：多模光纤：通常是指阶跃型光纤中的纤芯尺寸较大、传播的模式很多的光纤。

3.数值孔径的定义，公式以及它的意义？定义：光从空气入射到光纤输入端面时，处在某一角锥内的光纤一旦进入光纤，就将被截留在纤芯中。此时锥半角的正弦称为数值孔径。公式：意义：无论光源发射功率有多大，只有2θ张角之内的光功率被光纤接受传播。

4.湿度的定义？（1）绝对湿度：在一定温度和压力条件下，单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量为绝对湿度。（2）相对湿度：指气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度的百分比。（3）露点湿度：保持压力一定而降温，使混合气体中的水蒸气达到饱和而开始结露或结霜时的湿度。

5.弯曲损耗有哪两种类型？哪种光纤是根据光纤弯曲时纤芯中的光注入包层的原理研制成的？一种是整根光纤以给定尺寸的半径弯曲引起的 二是由于纤芯轴线方向的随机变化引起的。微弯光纤传感器。 6.外差检测的优点是？答：对光强度波动和低频噪声不敏感。

7.压电谐振式传感器有哪五种？答：应变敏感型，热敏感型，声敏感型，质量敏感型，回转敏感型 8.简述光电池的工作原理？答：硅光电池是在N型硅片中掺入P型杂质形成一个大面积的PN结，上电极为栅状受光电极，下电极为衬底铝电极。栅状电极能减少电极与光敏面的接触电阻，增加透光面积。其上还蒸镀抗反射膜，既减少反射损失，又对光电池其保护作用。当光照射到PN结上时，如果在两电极间串接负载电阻，则电路中便产生了电流。

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设计题（20分，每个10分）

1． 依据已学知识设计一光纤位移传感器（要求画出框架图，并解释位移与输出信号的关系）

2． 依据已学知识设计一种加速度传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）

3． 用所学知识设计出一种压力传感器，说明他的工作原理?

这种传感器是在光纤位移传感器

膜片管0.254mm厚的膜片4.8263.9372.769的探头前面加上一个膜片构成的。光源发出的光经发射光纤传输并投射到膜片的内表面上，反射光由接收光纤接收并传回光敏元件。在压力的作用下由膜片产生的饶曲

光纤对中套管而引起膜片位移的微小变化。当膜片的位移发生变化，则输出的信号

也发生变化。

图9—5 光纤测压传感器4． 光纤干涉仪有较高的灵敏度，具有非常大的动态范围等优势。利用集成电路技术和目前的电光技术

起来，请画出集成的迈克尔逊(Michelson)干涉仪，并写出具体部件。

3 dB耦合器激光器反射的光纤端面光探测器换能器

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1． 依据已学知识设计一硒蒸发膜湿度传感器（标明电极）

在绝缘瓷管表面渡一层铂膜，然后以细螺距将铂膜刻为宽约0.1cm的螺旋状，以此作为两个电极。在两个电极之间蒸发上硒。 A为铂电极，B为硒蒸发膜层

5． 用热释电传感器设计一个热释电报警器?

响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能

2． CCD图像传感器的工作原理？

CCD基本结构：CCD基本组成分两部分，MOS（金属—氧化物—半导体）光敏元阵列和读出移位寄存器。电荷耦合器件是在半导体硅片上制作成百上千（万）个光敏元，一个光敏元又称一个像素，在半导体硅平面上光敏元按线阵或面阵有规则地排列。

电荷存储原理 ：如果照射在这些光敏元上是一幅明暗起伏的图象，那么这些光敏元就感生出一幅与光照度响应的光生电荷图象 电荷转移原理

6． 依据已学知识设计一容器内液体重量传感器

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7． 依据已学知识设计一种热释电传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）

8． 画出你所认知的一种光电式传感器，要求注明结构

如图是光电管

AA K

KK

光

（b） 光透明光电阴极光电管（c） 光电管外形图6—1 光电管结构

3． 设计微弯光纤传感器104页

F 变形器 F 光纤

S D d

9． 依据已学知识设计一种筒式压力传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）19

光（a） 金属底层光电阴极光电管

工作补偿片 10．

依据已学知识设计一应变式感器（要求画出结构图并注明所用的敏感元件）

。

11．

依据已学知识，设计一个用差动变压式加速度传感器来测量某测试台平台振动的加速度（只画出原理图）

12．

依据所学知识，设计一种实现自相关检测传感器（只画出原理图）

13．

依据已学知识设计一种零差法检测的光纤相位传感器（要求只画出框架图）

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13. 直流电桥的特性方程的推导 答P27 10

1. 设E=18V,光电三极管采用3DU13，他在照度100LX时的电流IL=0.7MA.晶体

管采用3DG6B, β=30求RL,RC 答：由RL?ILE得R18L?0.7?10?3?25.7k?

14.

由RC?E?IL得RC?1830?0.7?10?3?860?

15. 求一阶系统的频率响应的求导。幅频特性，相频特性 答P11，11

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不定项选择

1、 反射式光纤位移传感器属于振幅型光纤传感器的一种，其测量位移与输出有如下关系（ ）

A.位移与输出信号成线性关系。 B.在一定范围内位移与输出信号成线性关系。 C.位移与输出信号成反比关系。 D.在一定范围内位移与输出信号成反比关系 E.输出信号存在一种峰值。

2、 下列哪些是半导体应变计的优点（ABD）

A、灵敏度高 B、体积小、耗电省 C、横向效应小 D、机械滞后小，可测量静态应变、低频应变等。 3、 因环境温度改变而引起的附加电阻变化或者造成的视应变，与下列哪些因素有关（ABC）

A、环境温度变化 B、应变计本身的性能参数κ、α、β C、被测构件的线膨胀系数βg D、应变丝的长度l

4、 在应变式传感器应用中，温度的补偿方法主要有（ABCD）

A、应变计自补偿法 B、电桥补偿法 C、辅助测温元件微型计算机补偿法 D、热敏电阻补偿法 5、 光电器件的温度特性可以是下列哪些元素与温度的关系（BCD）

A、入射辐射通量 B、灵敏度 C、暗电流 D、光电流 6、 半导体式应变计的主要特征有哪些（A B D ）

A:测量应变的灵敏度和精度高 B:测量范围大 C:尺寸大 D:能适应各种环境 E:价格高 7、 金属式应变计的主要缺点有哪些（A D ）

A：非线性明显 B：灵敏度低 C：准确度低 D：抗干扰能力差 E：响应时间慢 8、 应变式传感器的温度误差产生的主要原因：（C E） C：敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化。

E：试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一, 使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。

9、 设计光纤微弯传感器时，下面说法正确的是（ A D ） A：在光纤微变传感器中的变形器前后一定

要有模式除去器。 D：暗视场信号放大倍数比亮视场的放大倍数大。

10、 下面的哪些传感器属于内光电传感器（C D E） C:光敏电阻 D:光电二/三极管 E:光电池 11、 下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ ACD） A、应变式传感器 C、压电式传感器 D、热电式传感器

12、 传感技术的研究内容主要包括 （ABC） A、信息获取 B、信息转换 C、信息处理 13、 影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（B） B、导电材料几何尺寸的变化 14、 电感式传感器可以对（ABCD）等物理量进行测量 A、位移 B、振动 C、压力 D、流量

15、 光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种A、光敏二极管 B、光电倍增管 C、光敏晶体管 16、 下面基于外光电效应的光电器件有（Ａ Ｂ）A:光电管; B:光电倍增管 17、 下列不属于传感器静态特性的是（ C ） C、频率响应 18、 制作应变计敏感元件的金属材料应有如下要求（A D E）

A、k0大，并在尽可能大的范围内保持常数。 D、电阻率ρ大 E、电阻温度系数小 19、 应变式传感器与其他类型传感器相比有以下特点（B C E）

B、测量范围广、精度高。 C、频率响应特性较好。 E、能在恶劣的环境条件下工作。 20、 下列关于热释电效应说法正确的是（ A B C）

A、利用热释电效应的光电传感器包含光-热、热-电，两个阶段的信息变换过程。 B、热-电阶段是利用某种效应将热转变为电信号。 C、光-热阶段是吸收了光以后温度升高。 D、热释电材料有晶体、陶瓷、塑料和金属等。

21、 对于光电管的基本特性，下面说法正确的是（ A D ）A、当入射光的波长增加时，相对灵敏度要下

降。 D、温度变化对光电管的光电流影响很小，而对暗电流影响很大。

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22、 在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称

为（D ）。 D.光电导效应

23、 应变片绝缘电阻是指已粘贴的（ B ）应变片的之间的电阻值。 B.引线与被测试件 24、 电阻应变片的线路温度补偿方法有( A.B.D ).

A.差动电桥补偿法 B.补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法 D.恒流源温度补偿电路法 25、 通常用应变式传感器测量(BCD) B.速度

C.加速度

D.压力

26、 在光线作用下,半导体的电导率增加的现象属于(BD). B.内光电效应 D.光导效应 27、 发射光纤和传送光纤的分布有哪几种（A B C D）

A、随机分布 B、半球形对开分布 C、共轴内发射分布 D、共轴外发射分布 28、 存在灵敏度界限的原因是（A C）

A、输入的变化量通过传感器内部被吸收，因而反映不到输出端上 C、传感器输出存在噪声

29、 应变计的型号命名规则的基底材料类别中，F指的是( D：酚醛类)、H指的是( B：环氧类)、A指的是

( A：聚酰亚胺)、B指的是(C：玻璃纤维浸胶 )等。

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