建筑檢測與傳感技術學習通超星期末考試答案章節(jié)答案2024年

建筑檢測與傳感技術學習通超星期末考試章節(jié)答案2024年某測量系統(tǒng)由傳感器、放大器和記錄儀組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度為：S1=0.2mV/℃，S2=2.0V/mV，S3=5.0mm/V，求系統(tǒng)的總靈敏度。

答案:見書本某位移傳感器，在輸入量變化5mm時，輸出電壓變化為200mv，求其靈敏度

答案:見書本傳感器的性能參數(shù)反映了傳感器的什么關系？靜態(tài)參數(shù)有哪些？各種參數(shù)代表什么意義？

答案:傳感器的特性是指傳感器的輸入量和輸出量之間的對應關系。分為：靜態(tài)特性和動態(tài)特性。靜態(tài)特性是指輸入不隨時間而變化的特性，它表示傳感器在被測量各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸入和輸出關系；動態(tài)特性是指輸入隨時間而變化的特性，它表示傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性。靜態(tài)參數(shù)包括：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、精度、分辨率、穩(wěn)定性、漂移；線性度是指傳感器的輸出量y與輸入量x之間能否保持理想線性特性的一種度量；靈敏度是傳感器對被測量變化的反應能力；在全量程范圍內，傳感器正反行程最大輸出差值的絕對值稱為遲滯；重復性表示輸入量x按同一方向變化，傳感器在全量程范圍內重復進行測量時所得到各特性曲線的重復程度；精度反應傳感器測量結果與真值的接近程度；分辨率是傳感器能夠檢測到輸入量最小變化的能力；穩(wěn)定性表示在較長時間內傳感器對于大小相同的輸入量，其輸出量發(fā)生變化的程度；漂移是指在外界干擾的情況下，在一定的時間間隔內，傳感器輸出量發(fā)生與輸入量無關的變化程度，包括零點漂移和溫度漂移。什么是傳感器？

答案:傳感器是一種能感受被測量，并按一定規(guī)律將它轉換成可用輸出信號的器件或裝置。/star3/origin/7e6e56e72db871db8f818f06b78c4d4e.png

答案:參考書本壓電元件采用垂直x軸切片的兩相同石英晶體并聯(lián)，壓電常數(shù)d11=2.31×10-12C/N，相對介電常數(shù)εr=4.5,截面積A=3cm2厚度h=0.5cm,當沿x軸方向受壓力Fx=9.8N時,求壓電元件兩極片間輸出電壓。

答案:空簡述壓電陶瓷特性，作為壓電元件比較他與石英晶體有哪些特點？

答案:石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形時，沒有體積變形壓電效應，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。壓電陶瓷是一種多晶體。原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。所謂極化，就是以強電場使“電疇”規(guī)則排列，而電疇在極化電場除去后基本保持不變，留下了很強的剩余極化。當極化后的壓電陶瓷受到外力作用時，其剩余極化強度將隨之發(fā)生變化，從而使一定表面分別產(chǎn)生正負電荷。在極化方向上壓電效應最明顯。壓電陶瓷的參數(shù)也會隨時間發(fā)生變化老化，壓電陶瓷老化將使壓電效應減弱。試述石英晶體X，Y，Z軸的名稱是什么？有哪些特征？

答案:電軸：X軸穿過六棱柱的棱線，在垂直于此軸的面上壓電效應最強；機械軸：Y軸垂直六棱柱面。在電場作用下，沿該軸方向的機械變形最明顯；光軸：Z軸晶體上、下晶錐項點連線重合，也叫中性軸，光線沿該軸通過時，無折射及壓電效應。當晶體受到沿X方向的壓力作用時，晶體沿X方向將產(chǎn)生收縮，正、負離子相對位置隨之發(fā)生變化。則在X軸的正向出現(xiàn)正電荷，在Y、Z軸方向則不出現(xiàn)電荷。當晶體受到沿X方向的拉力作用時，則在X軸的正向出現(xiàn)負電荷，在Y、Z方向則不出現(xiàn)電荷。當石英晶體受到沿Y軸方向的壓力作用時，在X軸正方向的晶體表面上出現(xiàn)負電荷。同樣，在垂直于Y軸和Z軸的晶體表面上不出現(xiàn)電荷。當晶體受到沿Z軸方向的力（無論是壓力或拉力）作用時，因為晶體在X方向和Y方向的變形相同，正、負電荷中心始終保持重合，電偶極矩在X、Y方向的分量等于零。所以，沿光軸方向施加力，石英晶體不會產(chǎn)生壓電效應。什么是正壓電效應？什么是逆壓電效應？壓電效應有哪些種類？壓電傳感器的結構和應用特點是什么?能否用壓電傳感器測量靜態(tài)壓力？

答案:某些電介質在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于內部電極化現(xiàn)象同時在兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態(tài)；而當作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應。壓電效應縱向壓電效應和橫向壓電效應。壓電材料有：石英晶體、一系列單晶硅、多晶陶瓷、有機高分子聚合材料。結構和應用特點：在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構成一個壓電組件。其中最常用的是兩片結構；根據(jù)兩片壓電芯片的連接關系，可分為串聯(lián)和并聯(lián)連接，常用的是并聯(lián)連接，可以增大輸出電荷，提高靈敏度。使用時，兩片壓電芯片上必須有一定的預緊力，以保證壓電組件在工作中始終受到壓力作用，同時可消除兩片壓電芯片因接觸不良而引起的非線性誤差，保證輸出信號與輸入作用力間的線性關系,因此需要測量電路具有無限大的輸入阻抗。但實際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作靜態(tài)測量，只能在其上加交變力，電荷才能不斷得到補充，并給測量電路一定的電流。故壓電傳感器只能作動態(tài)測量。為什么電感式和電容式傳感器的結構多采用差動形式，差動結構形式的特點是什么？

答案:因為差動形式的靈敏度比單圈式的靈敏度提高一倍，同時也可以減小非線性誤差。電容式傳感器有哪些類型？

答案:電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質型三種類型。簡述光纖的結構和傳光原理。光纖傳光的必要條件是什么？

答案:光纖是利用光的全反射現(xiàn)象傳光的。簡述光電倍增管的結構和工作原理

答案:由光電陰極、次陰極(倍增電極)以及陽極三部分組成，均封裝在一個玻璃管內。工作原理：光電倍增管是利用外光電效應做成的，當入射光通過玻璃窗照射到光電陰極上，陰極受激發(fā)向外發(fā)射光電子，光電子在外電場的作用下，加速轟擊第一倍增極，倍增極受到一定能量的電子轟擊時，釋放出更多的電子，稱為第二電子發(fā)射極，如此經(jīng)過n個倍增極后，光電子就放大了n次，經(jīng)過放大的二次電子最后被陽極收集，形成陽極電流IA,在負載電阻RL上產(chǎn)生信號電壓U0.光敏電阻、光電二極管和光電三極管是根據(jù)什么原理工作的？他們的光電特性有何不同？

答案:光敏電阻、光電二極管和光電三極管都是根據(jù)內光電效應的原理工作的。不同光敏電阻是不相同的。絕大多數(shù)光敏電阻的光照特性曲線是非線性的，光敏電阻不宜作線性測量元件，一般用作開關式的光電轉換器。硅光電二極管的光電特性（光照特性）是線性較好，適合于做檢測元件。硅光電三極管的光電特性（光照特性）是在弱光時電流增長緩慢，采用較小的發(fā)射區(qū)面積，則能提高弱光時的發(fā)射結電流密度而使起始時增長變快，有利于弱光的檢測。試述光敏電阻、光敏晶體管、光電池的器件結構和工作原理。

答案:解：光敏電阻的結構：絕緣襯底上均勻地涂上一層具有光導效應的半導體材料，作為光電導層，在半導體的兩端裝有金屬電極，金屬電極與引出線端相連接，光敏電阻就通過引出線端接入電路。光敏電阻的工作原理是基于內光電效應。光敏三極管的結構與一般三極管很相似，只是它的發(fā)射極一邊做得很大，以擴大光的照射面積。光敏三極管的工作原理是基于內光電效應。

光電池是用單晶硅制成的，在一塊N型硅片上用擴散的方法摻入一些P型雜質而形成一個大面積的PN結，P層很薄，從而使光能穿透到PN結上。由于光線的照射，使P區(qū)帶正電荷，N區(qū)帶負電荷，從而在兩區(qū)之間形成電位差，即構成光電池，若接于外電路中就可產(chǎn)生電流。光電池的工作原理是基于“光生伏特效應”什么是外光電效應？內光電效應？光生伏特效應？光電導效應？與之對應的光電元件各有哪些?

答案:解：在光照射下，電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應，亦稱光電發(fā)射效應。

通過入射光子引起物質內部產(chǎn)生光生載流子，這些光生載流子引起物質電學性質發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為內光電效應。

絕大多數(shù)的高電阻率半導體，受光照射吸收光子能量后，產(chǎn)生電阻率降低而易于導電的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為光電導效應。

光照射引起PN結兩端產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應。

基于外光電效應的光電元件有光電管、光電倍增管等；基于光電導效應的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等；基于光生伏特效應的光電元件有光電池等。磁敏元件有哪些？什么是磁阻效應？簡述磁敏二極管、磁敏三極管工作原理。

答案:解：磁敏元件有磁電式傳感器，霍爾傳感器，磁電式磁敏電阻，磁敏二極管和磁敏三極管。將一載流導體置于外磁場中，除了產(chǎn)生霍爾效應外，其電阻也會隨磁場而變化。這種現(xiàn)象稱為磁電阻效應，簡稱磁阻效應。磁敏二極管是利用磁阻效應進行磁電轉換的。詳細見書中工作原理。當無磁場作用時，由于磁敏三極管基區(qū)長度大于載流子有效擴散長度，因此發(fā)射區(qū)注入的載流子除少量輸運到集電區(qū)外，大部分通過E-I-B，形成基極電流，基極電流大于集電極電流，所以電流放大倍數(shù)β＝IC/IB<1。當存在H+磁場時，由于洛倫茲力的作用，載流子向發(fā)射極一側偏轉，從而使集電極電流IC明顯下降。當存在H-磁場時，載流子受到洛倫茲力的作用，則向集電極一側偏轉，使集電極電流IC增大。什么是霍爾效應？霍爾電勢的大小與方向和哪些因素有關？影響霍爾電勢的因素有哪些？

答案:當把一塊金屬或半導體薄片垂直放在磁感應強度為B的磁場中，沿著垂直于磁場方向通過電流，就會在薄片的另一對側面間產(chǎn)生電動勢UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應，所產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電動勢?；魻栯妱觿莸拇笮≌扔诩铍娏鱅c與磁感應強度B，且當Ic或B的方向改變時，霍爾電動勢UH的方向也隨著改變，但當Ic和的B方向同時改變時霍爾電動勢UH極性不變。影響因素：電流的大小，載流子濃度，電子速度，薄片面積。已知熱電偶的熱電極A為鉑銠30，熱電極B為鉑銠6，標準C為高純度鉑絲，若測得EAB（1084.5℃，0℃）=5.622mV，EAC（1084.5℃，0℃）=13.937mV，求EBC（1084.5℃，0℃）

答案:利用標準電極定律EBC（1084.5℃，0℃）=EAC（1084.5℃，0℃）-EAB（1084.5℃，0℃）=13.937-5.622mV=8.315mV用銅-康銅熱電偶測某一溫度T，參考端在室溫環(huán)境TH中，測得熱電動勢EAB(T，TH)=2.999mV，又用室溫計測出TH=29℃,求被測溫度為多少？

答案:查此種熱電偶的分度表可知，EAB(29,0)=1.155mV故得

EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，0)=2.999+1.155=4.154(mV)再次查分度表，與4.154mV對應的熱端溫度T=98℃。為什么在實際應用中要對熱電偶進行溫度補償？主要有哪些補償方法？

答案:熱電偶的熱電勢大小與兩結點溫度有關，只有當冷端溫度恒定時，熱電勢才是熱端溫度（被測溫度）的單值函數(shù)。熱電偶的分度表以及分度表刻度的測溫儀表都是在冷端溫度為0℃時的條件下標定的，而工業(yè)現(xiàn)場中熱電偶的冷端溫度通?？拷粶y對象，受周圍環(huán)境溫度變化的影響，因此要準確測得熱端的真實溫度，就必須采取一些補償或修正措施。熱電偶冷端溫度補償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇?℃恒溫法或冰浴法。這種方法將熱電偶的冷端放在

0℃恒溫場合；二是補償導線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室)，其實質是相當于將熱電極延長。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補償導線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的；三是計算修正法。修正公式為：EAB(t,t0)=EAB(t,t1)+EAB(t1,t0)；四是電橋補償法。利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動勢補償熱電偶因冷端波動引起的熱電動勢的變化；五、軟件處理法熱電偶有哪些基本定律？

答案:勻質導體定律一是中間導體定律：在熱電偶回路中接入第三種導體，只要第三種導體的兩接點溫度相同，則回路中總的熱電動勢不變。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調節(jié)器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進行溫度測量。二是標準電極定律：如果兩種導體分別與第三種導體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則由這兩種導體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知。只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。三是中間溫度定律：熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補償導線的使用提供了理論依據(jù)。什么叫熱電阻效應？試述金屬熱電阻效應的特點和形成原因。

答案:熱電阻效應是物質的電阻率隨溫度變化而變化的特性。金屬熱電阻傳感器進行溫度測量的特點是精度高、適于低溫測量。大多數(shù)金屬導體的電阻都隨溫度變化而變化，在金屬中參加導