傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題二及答案

傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題二及答案題目一二三四五總分分?jǐn)?shù)核對(duì)得分閱卷人一、填空題：（每題1分，共30分）（說(shuō)明：將認(rèn)為正確答案寫(xiě)在每小題相應(yīng)的橫線上）分?jǐn)?shù)1.按傳感器有基本參數(shù)指標(biāo)，例如_______、_______、精度以及動(dòng)態(tài)特性的頻率特性、上升時(shí)間、過(guò)沖量等；有環(huán)境參數(shù)指標(biāo)，例如_____、_____、濕度等；傳感器常用的分類(lèi)方法有兩種，一種是按被測(cè)輸入量來(lái)分，如__________傳感器、__________傳感器、__________傳感器、__________傳感器、液位傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等；另一種是按傳感器的工作原理來(lái)分，如電學(xué)式傳感器、__________傳感器、__________傳感器、電勢(shì)型傳感器、電荷傳感器、半導(dǎo)體傳感器、諧振式傳感器、電化學(xué)式傳感器等。2.金屬電阻的__________是金屬電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。3.電容式傳感器采用__________作為傳感元件，將不同的__________變化轉(zhuǎn)換為_(kāi)_________的變化。4.電感式傳感器是利用被測(cè)量的變化引起線圈__________或__________的變化，從而導(dǎo)致線圈電感量改變這一物理現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。5.半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸，造成半導(dǎo)體性質(zhì)變化，來(lái)檢測(cè)氣體的成分或濃度的氣體傳感器。半導(dǎo)體氣體傳感器大體可分為_(kāi)_________和__________兩大類(lèi)。6.通常把光電效應(yīng)分為三類(lèi)：_________，_________和_________。根據(jù)這些光電效應(yīng)可制成不同的光電轉(zhuǎn)換器件（光電元件），如：光電管，光電倍增管，光敏電阻，光敏晶體管，光電池等。光電池基于_________效應(yīng)。7.用光敏二極管感光的CCD圖像傳感器。它的________極高，在低照度下也能獲得清晰的圖像，在強(qiáng)光下也不會(huì)________。8.熱電偶的熱電勢(shì)大小與__________和__________有關(guān)，為了保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須保持冷端溫度恒定。9.CCD圖像傳感器的用途包括：__________、___________、___________、腸胃鏡等。10.磁敏二極管、磁敏晶體管可以將磁信息轉(zhuǎn)換成__________，具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)快、無(wú)觸點(diǎn)、輸出功率大及性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。二、畫(huà)圖題：（共11分）（說(shuō)明：將認(rèn)為正確答案寫(xiě)在每小題相應(yīng)的橫線上）分?jǐn)?shù)根據(jù)下圖所示石英晶體切片上的受力方向，標(biāo)出晶體切片上產(chǎn)生電荷的符號(hào)，并就其中一種情況來(lái)說(shuō)明你的理解。石英晶片的受力示意圖三、名詞解釋題：（每題5分，共15分）分?jǐn)?shù)1.傳感器2.熱釋電效應(yīng)3.霍爾效應(yīng)四、問(wèn)答題：（每題8分，共24分）分?jǐn)?shù)1.分析紅外線自動(dòng)干手器電路工作原理。答：2.光電效應(yīng)有哪幾種？與之對(duì)應(yīng)的光電元件有哪些？答：3.霍爾電壓與哪些因素有關(guān)？答：五、綜合題：（每題10分，共20分）分?jǐn)?shù)1.造紙工業(yè)中經(jīng)常需要測(cè)量紙張的“白度”以提高產(chǎn)品質(zhì)量，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)紙張“白度”的測(cè)量?jī)x，要求：畫(huà)出傳感器簡(jiǎn)圖；畫(huà)出測(cè)量電路簡(jiǎn)圖；簡(jiǎn)要說(shuō)明其工作原理。2.用K型（鎳鉻—鎳硅）熱電偶測(cè)量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=20℃，測(cè)得熱電勢(shì)E（t，t0）為37.724mV,求加熱爐溫度。(已知分度表數(shù)據(jù)：E(20℃,0℃)=1.103mv，E(930℃,0℃)=38.827mv)試題二答案一、填空題：（每題1分，共30分）（說(shuō)明：將認(rèn)為正確答案寫(xiě)在每小題相應(yīng)的橫線上）分?jǐn)?shù)1.敏感元件轉(zhuǎn)換元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器磁學(xué)式傳感器、光電式傳感器2.應(yīng)變效應(yīng)3.電容機(jī)械物理量電量4.自感互感5.電阻式非電阻式6.外光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)光生伏特效應(yīng)光生伏特7.機(jī)械量電量8.材料接觸點(diǎn)溫度9.攝像機(jī)、照相機(jī)、監(jiān)視器10.電信號(hào)二、畫(huà)圖題：（共11分）（說(shuō)明：將認(rèn)為正確答案寫(xiě)在每小題相應(yīng)的橫線上）分?jǐn)?shù)根據(jù)下圖所示石英晶體切片上的受力方向，標(biāo)出晶體切片上產(chǎn)生電荷的符號(hào)，并就其中一種情況來(lái)說(shuō)明你的理解。當(dāng)在X軸向施加壓力時(shí)，如圖所示，各晶格上的帶電粒子均產(chǎn)生相對(duì)位移，正電荷中心向B面移動(dòng)，負(fù)電荷中心向A面移動(dòng)，因而B(niǎo)面呈現(xiàn)正電荷，A面呈現(xiàn)負(fù)電荷。當(dāng)在X軸向施加拉伸力時(shí)，如圖所示，晶格上的粒子均沿X軸向外產(chǎn)生位移，但硅離子和氧離子向外位移大，正負(fù)電荷中心拉開(kāi)，B面呈現(xiàn)負(fù)電荷，A面呈現(xiàn)正電荷。在Y方向施加壓力時(shí)，如圖所示，晶格離子沿Y軸被向內(nèi)壓縮，A面呈現(xiàn)正電荷，B面呈現(xiàn)負(fù)電荷。沿Y軸施加拉伸力時(shí)，如圖所示,晶格離子在Y向被拉長(zhǎng)，X向縮短，B面呈現(xiàn)正電荷，A面呈現(xiàn)負(fù)電荷。三、名詞解釋題：（每題5分，共15分）分?jǐn)?shù)1.壓電效應(yīng)某些晶體受一定方向外力作用而發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，相應(yīng)地在晶體表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，外力去除后，電荷消失。力的方向改變時(shí)電荷的符號(hào)也隨之改變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。2.霍爾效應(yīng)在置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體內(nèi)通入電流，若電流與磁場(chǎng)垂直，則在與磁場(chǎng)和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。3.磁阻效應(yīng)當(dāng)霍爾元件受到與電流方向垂直的磁場(chǎng)作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)體電阻率增大的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁阻效應(yīng)。利用磁阻效應(yīng)做成的電路元件，叫做磁阻元件。四、問(wèn)答題：（每題8分，共24分）分?jǐn)?shù)1.請(qǐng)說(shuō)出條形碼掃描筆的工作原理。答：掃描筆的前方為光電讀入頭，它由一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光敏三極管組成，當(dāng)掃描筆頭在條形碼上移動(dòng)時(shí)，黑色線條吸收光線，白色間隔反射光線。光敏三極管將條形碼黑色線條和白色間隔變成了一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)，脈沖列經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后，完成對(duì)條形碼信息的識(shí)別。2.CMOS圖像傳感器與CCD圖像傳感器有什么不同？答：CCD圖像傳感器是MOS電容器組成的陣列，CMOS圖像傳感器是按一定規(guī)律排列的互補(bǔ)型金屬—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）組成的陣列。它是把與CMOS型放大器源極相連的P型半導(dǎo)體襯底充當(dāng)光電變換器的感光部分。當(dāng)CMOS型放大器的柵源電壓時(shí)，CMOS型放大器處于關(guān)閉狀態(tài)，即，CMOS型放大器的P型襯底受光信號(hào)照射產(chǎn)生并積蓄光生電荷，當(dāng)積蓄過(guò)程結(jié)束，柵源之間加開(kāi)啟電壓，源極通過(guò)漏極負(fù)載電阻對(duì)外接電容充電形成電流即為光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。3.生物傳感器有哪些種類(lèi)，簡(jiǎn)要說(shuō)明其工作原理。答：酶?jìng)鞲衅鞯幕驹硎怯秒娀瘜W(xué)裝置檢測(cè)酶在催化反應(yīng)中生成或消耗的物質(zhì)（電極活性物質(zhì)），將其變換成電信號(hào)輸出。對(duì)葡萄糖氧化反應(yīng)起一種特異催化作用的酶—葡萄糖氧化酶（GOD），并研究出用它來(lái)測(cè)定葡萄糖濃度的葡萄糖傳感器，微生物傳感器是利用多種酶有關(guān)的高度機(jī)能的綜合即復(fù)合酶。免疫傳感器是利用抗體對(duì)抗原結(jié)合功能研制成功的，根據(jù)抗體膜的膜電位的變化，就可測(cè)定抗原的吸附量。半導(dǎo)體生物傳感器是由半導(dǎo)體傳感器與生物分子功能膜、識(shí)別器件所組成。將生物中具有識(shí)別功能的合成蛋白質(zhì)、抗原、抗體、微生物、植物及動(dòng)物組織、細(xì)胞器等固定在某載體上也可用作識(shí)別元件。，同時(shí)測(cè)量多種化學(xué)物質(zhì)，具有這樣功能的傳感器稱(chēng)為多功能傳感器。五、綜合題：（每題10分，共20分）分?jǐn)?shù)1.請(qǐng)根據(jù)下圖，說(shuō)明自動(dòng)供水裝置的工作原理。答：當(dāng)取水者投入鐵制的取水牌時(shí)，鐵制取水牌將磁鐵的磁力線短路，SL3020傳感器受較強(qiáng)磁場(chǎng)的作用輸出為高電平脈沖，電路輸出使電磁閥Y通電工作自動(dòng)開(kāi)閥放水。每次供水的時(shí)間長(zhǎng)短，取決于C2、R4、RP1的充電時(shí)間常數(shù)。2.用K型（鎳鉻—鎳硅）熱電偶測(cè)量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=30℃，測(cè)得熱電勢(shì)E（t，t0）為37.724mV,求加熱爐溫度。(