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第一章作业：1.答：传感技术通信技术微计算机技术2.答：电五官3.答：能感受规定的被测量，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。敏感元件：传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件：传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。4.答：按被测物理量分类：机械式,电气式,光学式,流体式等。按信号变换特征:能量转换型和能量控制型。按敏感元件与被测对象之间的能量关系:物性型、结构型。根据传感器对信号的检测转换过程：直接转换型传感器、间接转换型传感器按传感器工作原理分为：物理型、电化学型、生物型。5.答：物性型传感器：例如：利用压电晶体本身所具有的正压电效应而制成的压电晶体传感器可以测量压力。又如利用半导体材料的光电导效应可制成光敏电阻传感器。又如水银传感器结构性传感器：例如:电容式和电感式传感器6.答：直接转换型：例如：光敏电阻受光照时，电阻值会发生变化，它直接把光信号转换为电信号输出。间接转换型：例如：采用弹簧敏感元件制成的压力传感器就属于这一类，当有压力作用到弹簧上时，弹簧管产生形变，传感器再把变形量转换为电信号输出。7.答：半导体敏感材料、陶瓷敏感材料、有机敏感材料。8.答：灵敏度：传感器在稳态下输出增量Δy与引起该增量的输入增量Δx之比值即为其静态灵敏度，其表达式为K＝Δy／Δx迟滞：传感器在正向(输入量增大)行程和反向(输入量减小)行程期间，输出输入不重合的现象称为迟滞。γH＝ΔHmax／yFS×100%重复性:重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度.γR＝±（ΔRmax／yFS）×100%第二章作业：1.答：变面积型和变介质型。2.答：机械丝式、箔式3.答：NTC热敏电阻和PTC热敏电阻4.答：金属式体型和半导体式体型金属电阻应变片分为丝式、箔式两种6.答：它由保护片、感应栅、基底和引线四个部份组成。7.答：应变片一般做成丝栅状，测量应变时，将应变片贴在试件表面上，试件的变形很容易传到应变片上。金属应变片的灵敏系数与金属丝灵敏系数是不同的。第一，零件的变形是通过剪力传到金属丝上的。第二，丝沿长度方向承受应变时，应变片弯角部分也承受应变，其截面积变大，则应变片直线部分电阻增加时，弯角部分的电阻值减少，也使变化的灵敏度下降。因此，应变片的灵敏系数比金属丝灵敏系数低。8.答：将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化减小，因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，这种现象称为应变传感器的横向效应短接式直角式9.答：1.环境温度变化时，敏感栅本身的电阻随之发生变化2.试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。10.答：（1）K=（ΔR／R）／εΔR/R=K*ε=164*10-6·ΔR=1.968*10-3（2）Uo=（U/4）*（dR/R）=1.23*10-4V11.答：应变式传感器分为三种：应变式力传感器、应变式压力传感器、应变式加速度传感器12.答：电阻应变式传感器加速度的原理是根据惯性原理,即把加速度传感器中的质量块相对于基座(被测物体)的位移测出,既可得到基座(被测物体)的加速度.第三章作业：1.答：电容式传感器分为三种：变面积式，变间隙式与变介电常数式2、答：差动式比单板式的灵敏系数多一倍。3、答：为了消除边缘效应的影响4、答：有角位移以及线位移两种；角位移的灵敏系数Kc=（ΔC/C）/Δθ=1/π；线位移的灵敏系数Kc=（ΔC/C）/Δb=1/b(沿b方向平移)5.答：C0=εbl/d6、答:运算放大器原理：两个输入端，先后分别输入相同的量，则输出端会得到，两个电压相同但是极性相反的两个输出值。差动脉宽原理：对传感器电容的充放电使电路输出脉冲的宽度随传感器电容量变化而变化。第四章作业：1、答：定义：是一种利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的装置。（将非电量转换成线圈自感或互感的变化）种类：根据转换原理，分自感式、互感式、电涡流式三种；根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管型。2、答：L≈N2／Rδ=μ0AN2／2δ与A及δ有关。如果A保持不变，则L为δ的单值函数，构成变气隙式自感传感器。若保持δ不变，使A随被测量（如位移）变化，则构成变面积式自感传感器。3、答：差动式与单线圈电感式传感器相比，灵敏度提高一倍，即衔铁位移相同时，输出信号大一倍；单圈：K=|L0／δ0|；差动：K=|2L0／δ0|；4、答：公式：U0=UAB=UA–UB=UCD／2·（Z1-Z2）／（Z1+Z2）原理：当衔铁向上、向下移动相同的距离时，产生的输出电压大小相等，但极性相反。由于是交流信号，要判断衔铁位移的大小及方向同样需要经过相敏检波电路的处理。5、答：工作原理：容易做到输出平衡，便于阻抗匹配。图中比较电压Ｕ２和Ｕ１同频，经过移相器使Ｕ２和Ｕ１保持同相或反相，且满足Ｕ２＞＞Ｕ１。当衔铁T1在中间位置时，位移x1（t）=0，传感器输出电压Ｕ１=0,只有Ｕ２起作用。（1）正半周时，D3、D4导通因为是从中心抽头，所以u1=u２，故i３=i４。流经RL的电流为i０=i４－i３=０，（2）负半周时D1、D2导通，同理可知i１=i２，所以流经RL的电流为i０=i１－i２=0.当衔铁T1在零位以上时，位移x1（t）0，Ｕ１与Ｕ２同频同相。正半周时，故i４＞i３，流经RL的电流为i０=i４－i３＞０，当衔铁T1在零位以下时，位移x1（t）＜0，Ｕ１与Ｕ２同频反相。Ｕ２正半周Ｕ１负半周，故i４＜i３。流经RL的电流为i０=i４－i３＜０，同理:在Ｕ２负半周Ｕ１正半周时：i１＜i２。流经RL的电流为i０=i１－i２＜０．表示i0的方向也与规定的正方向相反。6、答：一个扁平线圈置于金属导体附近，当线圈中通有交变电流I1时，线圈周围就产生一个交变磁场H1。置于这一磁场中的金属导体就产生电涡流I2，电涡流也将产生一个新磁场H2，H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，使通电线圈的有效阻抗发生变化。第五章作业：1、答：两种不同金属焊接成的闭合电路叫做热电偶，由于不同金属自由电子的气密度不一样，在焊接处两种金属中的自由电子相互扩散出现差异，使两金属接触处出现一个电势差，电偶内出现的温差电流，便可推知被测温度。2、答：将两种不同成分的导体组成一个闭合回路，当闭合回路的两个结点分别置于不同的温度场中时，回路中将产生一个电势，这种现象称为“热电效应”。温差电势产生的原因是,在同一导体的两端因其温度不同而产生的一种热电势,由于高温度端的电子能量比低温度端的电子能量大,因而从高温度端跑到低温度端的电子数比从低温度端跑到高温度端的要来得多,结果高温端失去电子而带正电荷,低温端因得到电子而带负电荷,从而形成一个静电场,此时,在导体的两端便产生一个相应的电位差即温差电势.接触电势产生的原因是,当两种不同的导体A和B接触时,由于两者电子密度不同（假设NANB),电子在两个方向上扩散的速率就不同,从A到B的电子数要比从B到A的多,结果A因失去电子而带正电荷,B因得到电子而带负电荷,在A、B的接触面上便形成一个从A到B的静电场,这样在A、B之间也形成一个电位差即接触电势.条件是：（1）.组成热电偶的必须是两种不同导体.（2）.热电偶两接点的温度必须不同.3、答：热电偶必须是由两种性质不同，但符合一定的要求的导体和半导体材料构成。b、热电偶测量端和参考端之间必须有温差。7、答：由题意设：R=kt+b，由题意得：R2×﹙234.5＋t1﹚=R1×﹙234.5＋t2﹚，带入数字得R2X（234.5+5）=100X（234.5+30）解的R2=110.4Ω9、答：铂铑30—铂热电偶的EAC（1084.5,0）=13,937mv,铂铑6—铂热电偶的EBC（1084.5,0）=5.622mV，根据标准电极定律，铂铑30—铂铑6热电偶的EAB(1084.5,0）=13,937-5.622=8.315mv10、答：由T0=20℃查分度表得E(20，0）=0.798mv。根据中间温度定律得E（T，0）=E（T，30）+E（20，0）=40.099+0.798=40.897(mv)则查表得炉温T=960℃11、12、答：交流电桥、差动电桥、直流电桥13、答：热电阻效应就是某些金属化合物在温度上升时,电阻呈有规律的上升或者下降,根据这个特性,将其用其他耐热陶瓷封装起来,这个电阻便具有温度测量的功能14、答：负温度系数、正温度系数和临界温度系数三种15、答：热电偶是利用热电效应制成的温度传感器。所谓热电效应，就是两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。由热电效应产生的电动势包括接触电动势和温差电动势。接触电动势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。其数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。温差电动势是同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势。其产生的机理为：高温端的电子能量要比低温端的电子能量大，从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多，结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电，在导体两端便形成温差电动势。第六章作业：1、答：在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。如果流过的电流越大，则电荷量就越多，霍尔电动势越高；如果磁感应强度越强，电子受到的洛仑兹力也越大，电子参与偏转的数量就越多，霍尔电动势也越高。此外，薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。2.答：产生原因：①霍尔电极安装位置不正确，不对称或不在同一等电位量上。②半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或使几何尺寸不均匀。③控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布。3.答：星型拓扑结构和总线型4.答：霍尔元件是四端元件.5.答：霍尔线性、霍尔开关6.答：磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。7.答：在电路中，P+区接正电极，N+区接负电极，即给磁敏二极管加上正电压时，P+区向i区注人空穴，N+区向i区注入电子。在没有外加磁场时，大部分的空穴和电子分别流人N+区和P+区而产生电流，只有很少一部分载流子在i区或r区复合，如图(a)所示。此时;区有固定的阻值，器件呈稳定状态。若给磁敏二极管外加一个磁场B+时，在正向磁场的作用下，空穴和电子在洛仑兹力的作用下偏向r区，如图(b)所示。由于空穴和电子在，区的复合速率大，因此载流子复合掉的比没有磁场时大得多，从而使i区中的载流子数目减少，i区电阻增大，该区的电压降也增加，又使P+与N+结的结压降减小，导致注人到i区的载流子数目减少。其结果是使i区的电阻继续增大，其压降也继续增大，形成正反馈过程，直到迸人某一动平衡状态为止。当给磁敏二极管加一个反向磁场B-时，载流子在洛仑兹力的作用下均偏离复合区r，如图(c)所示。其偏离，区的结果与加正向磁场时的情况恰恰相反，此时磁敏二极管的正向电流增大，电阻减小。8.答：无外界磁场作用时，由于i区较长，在横向电场作用下，发射极电流大部分形成基极电流，小部分形成集电极电流。在正向或反向磁场作用下，会引起集电极电流的减少或增加。因此，可以用磁场方向控制集电极电流的增加或减少，用磁场的强弱控制集电极电流的变化量。