中南大学大学传感与检测复习题含答案.doc

Ch1.l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。2. 试述测量和检测的含义与两者之间的关系。 答： 测量是指按照某种规律，用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。测量是对非量化实物的量化过程。检测是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。检测包括了检查和测量，测量是实现检测的一种不可缺少的方法3. 什么是传感器？其基本作用是什么？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 答：传感器是一个完整的测量装置（或系统），能把被测非电量转换为与之有确定对应关系的有用电量输出，以满足信息的传输处理、记录、显示和控制等要求。按照国际定义“能感受（或影响）规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用输出信号的转换原件以及相应的电子线路所组成。”4. 一个可供实用的传感器由哪几部分组成？画出组成框图，试述各部分的作用及相互关 系。画出自控系统原理框图并指明传感器在系统中的位置与作用。答：传感器一般由敏感元件 ，变换元件和转换电路等其它辅助元件组成敏感元件：是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件变换元件：又称传感元件，是传感器的重要组成元件。它可以直接感受被测量且输出与被测量成确定关系的电量信号与转换电路：能把传感元件输出电信号转换为便于显示、记录和控制的有用信号的电路。5. 列举你所学过的不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量，哪些用于接触式测量，测量何种物理量？（各列举 3 种）答：非接触式：超声波、微波传感器、红外传感器接触式： 电阻式传感器、压电式传感器、电容式传感器6. 简述传感器和检测技术的主要发展趋势。 答：传感器发展：测量仪器向高精度和多功能发展、参数测量与数据处理向自动化方向发展、传感器向智能化、集成化、微型化、量子化、网络化的方向发展、开展极端测量 检测技术发展：检测方法的推进、检测仪器与计算机技术的集成7. 简述绝对测量与相对测量、开环测量与闭环测量的相对优缺点。答：绝对测量从读数装置上得到要测之量的整个数值。 相对测量对于标准量的偏差。 绝对测量，一般使用通用量具，适合单件、小批量加工、测量；通用性好；可以直接读数。对于大批量生产的测量，操作不便。 相对测量，一般使用专用量具，适合大批量生产、测量。测量操作简单、准确。但是，需经常校对量具。 开环测量相对来说结构简单，比较经济。但是无法消除干扰所带来的误差。闭环测量优点在于如果被控质量偏移规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。缺点是增加了电路的复杂性，有时会因为增益选择不当反而影响系统的不稳定8. 例举出两个你在日常生活中用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器， 将会出现哪种状况？无9. 空调和电冰箱中至少都采用了两种以上的传感器，指出具体传感器的名称？说明它们各起到什么作用？答：红外传感器，接收遥控器的信号以做出相应的响应。热电式温度传感器，空调中测量出风的温度，以便做出实时的控制；测量冰箱中的温度，根据温度来控制冰箱的启动。Ch3.1. 理想传感器有何特点？传感器的静态特性是什么？一般由哪些性能指标描述？哪些是确定工作能力的指标？答：理想传感器的特点：1）传感器只敏感特定输入量，输出只对应特定输入；2）传感器的输出量与输入量呈惟一、稳定的对应关系，最好为线性关系；3）传感器的输出量可实时反映输入量的变化。传感器的静态特性：指系统在被测量处于稳定状态时的输入输出关系。主要由下列几种性能指标描述：线性度、灵敏度、重复性、迟滞误差、精确度、分辨力、漂移、量程、静态误差等。量程（测量范围）、灵敏度、分辨力是衡量传感器与检测系统基本功能特性的指标，决定传感器或系统的工作能力。2. 在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定哪些静态特性? 答：三种特性：线性度、灵敏度、重复性3.传感器的线性度的含义是什么？如何确定？确定工作直线常见哪些方法？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少？例举拟合传感器工作直线的 3 种方法及其特点。答：传感器的线性度就是其输出量和输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度，又称为非线性误差。可用公式确定。式中：输出量和输入量实际曲线与拟合直线之间的最大偏差。 输出满量程值。确定工作直线常用的方法有理论直线法、最佳直线法、端点连线法、割线法和切线法、最小二乘法和计算程序法等。传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地说传感器的线性度是多少,当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。（a）端点连线法，特点：简单、方便，偏差大，与测量值有关（b）最佳直线法，特点：精度最高，计算法（迭代、逐次逼近）简单实用，作图法（端点连线平移）（c）最小二乘法，特点：精度高4. 描述传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们意义是什么？答：1）传感器动态特性主要有：时间常数；固有频率；阻尼系数。2）含义：越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率越高响应曲线上升越快；当为常数时响应特性取决于阻尼比，阻尼系数越大，过冲现象减弱，时无过冲，不存在振荡，阻尼比直接影响过冲量和振荡次数。5.用某一阶装置测量频率为 100Hz 的正弦信号，要求幅值误差限制在 5%以内，其时间 常数应取多少？如果用具有该时间常数的同一装置测量频率为 50Hz 的正弦信号，试问 此时的幅值误差和相角差分别为多少？答：（1）根据一阶系统的幅频特性可知：即将 rad/s代入，得（2）用该装置测量频率为50HZ的正弦信号时：故幅值差为1.3%相角差6. 对于二阶装置，为何要取阻尼比=0.60.7?答：阻尼比较小时，A()随出现较大波动，阻尼比较大时，A()衰减，0.6-0.7时，A()平坦段最宽，接近斜直线7.设一力传感器为二阶系统。已知其固有频率为 800Hz，阻尼比为=0.4，当测频率为400Hz 变化的力参量时，其振幅比 A()和相位差()各为多少?若使该装置的阻尼比=0.7，则 A()和()又为多少?答：二阶系统的幅频响应和相频响应分别为 将n=2800rad/s，=2400rad/s，=0.4代入式中得所以振幅比A()=1.18和相位差()=将=0.7代入上式得A()=0.97()=8. 已知某二阶传感器系统的固有频率为 20kHz，阻尼比为 0.1，若要求传感器的输出幅值误差不大于 3%，试确定该传感器的工作频率范围。答：令， 则 解得 代入上式，得令，则 解得 代入上式，得由图2-18二阶传感器系统的幅频特性曲线知，该传感器的工作频率范围为： 或 9. 设有两只力传感器均可作为二阶系统处理，固有频率分别为 800Hz 和 2.2kHz，阻尼比均为 0.4，欲测量频率为 400Hz 正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算所产生的振幅相对误差和相位误差解：=0.41，由二阶传感器的频率特性，固有频率比被测信号频率越大越好，故应选固有频率为2.2kHz的那只。相对误差为（1-0.940）100%=6.0%故相位滞后833。10.什么叫传感器的标定和校准？标定的目的是什么？传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，说明标定的意义？简述传感器进行静态标定的方法与过程。答：传感器标定：是在明确传感器的输入-输出变换关系的前提下，利用某种标准量或标准器具对传感器的量值进行标度。 传感器的校准：是将传感器在使用中或存储后进行的性能复测。标定的目的:确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。标定的意义：1、是设计、制造和使用传感器的一个重要环节。任何传感器在制造、装配完毕后都须对设计指标进行标定试验，以保证量值的准确传递。2.对新研制的传感器，须进行标定试验，才能用标定数据进行量值传递，而标定数据又可作为改变传感器的设计的重要依据。静态标定的方法：标定传感器的静态特性，首先是创造一个静态标准条件，其次是选择与被标定传感器的精度要求相适应的一定等级的标定用的仪器设备，然后才能对传感器进行静态特性标定。 静态标定的过程：(a) 将传感器全量程 (测量范围) 分成若干等间距点；(b) 根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点的输入标准量值，并记录各输入值相对应的输出值；(c) 将输入值由大到小逐步减少，同时记录与各输入值相对应的输出值；(d) 按 (b)，(c) 所述过程，对传感器进行正、反行程往复多次测试，将得到的输出输入测试数据用表格列出或画成曲线；(e) 对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。11. 简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下 一般要研究传感器的动态特性？检测系统测量静态信号时，由于被测量不随时间变化或者随时间变化极慢时，测量和记录的过程不受时间限制，只研究静态特性就能够满足通常的需要。当被测量是随时间变化的动态信号，监测系统的输出不仅需要能精确地显示被测量的大小，而且还要能显示被测量随时间变化的规律，即被测量的波形的时候，就需要研究传感器的动态特性。Ch4.1. 金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理有何不同？各有何优缺点？ 答：电阻应变片是利用金属合金体形变导致电阻变化的原理制成的形变传感器，半导体应变片是利用半导体结构形变导致载流子密度变化制成的形变传感器。电阻应变片的优点是变化率稳定，受温度影响小的优点，但是，它的缺点是变化值很微小，检出比较困难；半导体应变片的优点是灵敏度高，输出值电平高，但是，它的稳定差，受温度影响大。2.什么是电阻应变片的灵敏系数？金属应变片的灵敏系数比其应变电阻材料本身的灵敏系数小吗？为什么？答：定义： ，K 表示安装在被测试件上的应变片，其轴向受单向应力时，引起的电阻相对变化DR/R与其单向应力引起的试件表面轴向应变t之比。K的准确性直接关系应变测量精度，其误差是衡量质量优劣的重要标志。一般，K0.2mm(视激励频率而定)，铜、铝等可减至70mm。特点：结构简单；灵敏度高；频响范围宽；不受油污等介质的影响；能进行非接触测量。8.反射式和透射式涡流传感器有何异同？答：相同点：都包含有产生交变磁场的传感器线圈（激励线圈）和置于该线圈附近的金属导体，金属导体内，都产生环状涡流。不同点：反射式涡流传感器只有产生一个交变磁场的传感器线圈，而透射式涡流传感器有两个线圈：发射线圈（激励线圈）L1、接收线圈L2，分别位于被测金属板的两对侧。9.电涡流式传感器可检测哪些物理量？能否测量非金属物体，为什么？当采用涡流传感 器测金属板厚度时，需不需要恒温？为什么？答： 适用于测位移，振动，厚度，转速，温度，硬度等参数以及无损探伤等。不可以测量非金属物体，因为它是利用块状导体置于交变磁场或者在磁场中运动产生感应电流，非金属物体不能产生感应电流。需要恒温，因为不同温度金属板电阻不同。10. 相对其它位移传感器，涡流式位移传感器的主要优点是什么?涡流传感器能否测量 大位移? 为什么?答：非接触式，测量精确，精度高，体积小，安装方便。不可以，只有当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。11.试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。(1)用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理；(2)用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。答： （1）传感器的结构如图a所示，它由传力块，弹性圆桶，双螺管线圈，衔铁，传感器座等几部分组成。原理：被测力F通过传力块作用在弹性圆桶上，弹性圆桶的变形带动衔铁移动，使双螺管线圈的电感量发生变化从而实现力的测量12. 试用电涡流式传感器设计一个在线计数装置，被测物体为钢球。请画出检测原理框 图和电路原理框图。13. 试用电感传感器设计一检测气压的装置。1，线圈 2 铁芯 3 衔铁 4气囊14. 在生产过程中测量金属板的厚度和非金属板材的镀层厚度常用涡流传感器。为了在生产线上测量金属板厚度，请设计一个不受传送金属板过程中的颤动影响的厚度测量方案，简叙其工作原理与能够克服颤动影响的原因。不会。Ch7(1)、什么是压电效应？什么是正压电效应和逆压电效应？各有何特点？ (1)正压电效应 某些电介质，当沿一定方向施加的力作用使其产生变形时，其内部产生极化现象，同时在两个相对的表面上产生极性相反的电荷当外力拆除后，又可重新恢复到不带电状态的现象。并且作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。(2) 逆压电效应（电致伸缩效应） 当在电介质的极化方向施加电场时，这些电介质就在相应方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。(2)、 石英晶体和压电陶瓷的压电效应有何不同之处？比较几种常用压电材料的优缺点，说 出各自适用于什么场合？压电陶瓷的纵向压电常数要比石英晶体大得多。石英晶体适用于传感器不用维修的场合，介电和压电常数的温度稳定性好，但灵敏度低；压电陶瓷灵敏度高，稳定性差，适用于环境稳定，便于校准修正的场合。(3)、用压电式传感器能测量静态和变化缓慢的信号吗？为什么？答：当压电元件内部的信号电荷无“漏损”，外电路负载无穷大时，其受力产生的电压或电荷才可长期保存，否则电路将以某时间常数按指数规律放电。这对静态标定和低频准静态测量极为不利，必然带来误差。事实上，压电元件内部存在泄漏，外接负载不可能无穷大，只有外力以较高频率不断作用，信号电荷才能补充。故压电元件不能用于静态测量。(4)、压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、 电荷、电容的关系，压电元件的串联与并联分别适用于何种应用场合？答：两压电片的负极都集中在中间电极上，正电极在两边的电极上。这种接法称为并联。其输出电容C并为单片电容C的两倍，但输出电压U并等于单片电压U，极板上电荷量q并为单片电荷量q的两倍，即：正电荷集中在上极板，负电荷集中在下极板，而中间的极板上片产生的负电荷与下片产生的正电荷相互抵消，这种接法称为串联。由图可知，输出的总电荷q串等于单电荷q，而输出电压U串为单片电压U的两倍，总电容C串为单片电容C的一半，即：串、并联接法的特点n 并联法：输出电荷大，时间常数大，宜用于测缓变信号，适 用于以电荷作为输出量的场合。n 串联法：输出电压大，本身电容小，适用于以电压作为输出 的较快变信号，且测量电路输入阻抗很高的场合。(5)、压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?比较电荷放大器和电 压放大器的性能特点和各自的适用场合。答：压电式传感器的产生的电量非常小，内阻很高。测量电路的作用是进行阻抗变换和放大，即要求测量电路的输入阻抗很高，输出阻抗很低，通常用高输入阻抗运放。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，线路简单，线性度和稳定性好,但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难。(6)、 己知电压前置放大器输入电阻及总电容分别为 Ri = 1M ，Ci = 100 pF ，求与压电加速度计相配，测1Hz 振动时幅值误差是多少？Ch81、超声波在通过两种介质界面时，将会发生什么现象？当超声波由一种介质入射到另一种介质时，由于在两种介质中的传播速度不同，在异质界面上会产生反射、折射和波型转换等现象。2.影响超声波的传播速度的有哪些因素？ 与传播介质，以及媒介的密度、弹性模量，液体的黏度、密度等有关。3.简述超声波测厚度、液位、流速的原理。 超声波测厚度由信号发射源和探测器两部分组成，测量时通过厚度的变化来改变探测器接收信号的强弱或快慢，最后转换成与输出信号呈线性关系的厚度绝对量值。超声波测液位是利用其在两种介质的分界面上的反射特性，从发射超声脉冲开始，到接收换能器接收到反射波为止的这个时间间隔为已知，进而求出液位。超声波测流速利用超声波在顺流和逆流中的传播速度进行测量。测量装置是在管外设置两个相隔一定距离的收发两用压电超声换能器，每隔一段时间(如1/100s)，发射和接收互换一次。在顺流和逆流情况下，发射和接收的相位差与流速成正比。据此，精确测定流速。4.压电式超声波探头有哪几种结构? 超声换能器中的阻尼块起什么作用？有纵波探头和横波探头两种结构。阻尼块作用是吸收压电振子背向辐射声能，降低晶片的品质因数。5. 超声波传感器的发射与接收分别利用什么效应，检测原理是什么？发射利用逆压电效应，接收利用正压电效应。检测原理主要是通过测量某些媒质的声学特性来检测各种非声量。6. 超声传感器进行物位检测有哪几种方式？举例说明其应用情况。 一是单换能器方式，发射和接收超声波均使用一个换能器。二是双换能器方式，发射和接收各由一个换能器来完成。超声波传感器可用来测量液体的高度，物体的厚度以及金属损伤等等。 7. 现在越来越多的家庭拥有了自己的小汽车，车上配置的倒车防撞雷达多数是基于超声 检测原理制成的，请思考一下其是如何实现这一功能的？(画出检测示意图、说明检测 原理)答：倒车雷达用于测距上，在某一时刻发出超声波信号，在遇到被测物体后的射回信号波，被倒车雷达接收到，得用在超声波信号从发射到接收回波信号这一个时间而计算出在介质中的传播速度，这就可以计算出探头与被探测到的物体的距离。其检测原理是压电式超声波发生器，它有两个电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号，它的频率等于压电晶片的固有震荡频率时，压力晶片将会发生共振，并带动共振板振动，将机械的能转为电信号，这也就成了超声波探头的工作原理。8. 有一些避免闲人靠近的重要场所，如高压危险场所，需要安装必要的提醒装置，当闲 人靠近时应该自动发出告警信号，试设计这一装置。答：9. 利用超声波测厚的基本方法是什么？已知超声波在工件中的声速为 5640m/s，测得的时间间隔 t 为 22 s ，求工件厚度。 答：超声波测厚的基本方法是通过厚度的变化来改变探测器接收信号的强弱或快慢，最后转换成与输出信号呈线性关系的厚度绝对量值。 厚度D=564011=0.062mCH91.磁电感应式传感器有哪几种类型？它们有什么相同点和不同点？答：磁电式传感器分为动圈式和磁阻式；动圈式分为线速度型和角速度型相同点：都是利用电磁感应原理将被测量转换成电信号的传感器；都有线圈、磁 铁、活动衔铁。不同点：动圈式传感器中是线圈作运动从而产生感应电动势，磁阻式磁电传感器在工作时，线圈与磁铁部分是相对静止的，由与被测量相连的物体（导磁材料）的运动来改变磁路的磁阻，从而改变贯穿线圈的磁通量，在线圈中产生感应电动势。2. 为什么磁电感应式传感器又叫做速度传感器？怎样用它测量运动位移和加速度？答：根据电磁感应定律，磁电感应式传感器的线圈感应电压与线圈磁通对时间的导数成正比，而实现磁通变化有两种方式：活动衔铁相对磁铁振动或转动，线圈相对磁铁振动或转动。 这两种方式产生的感应电压都与振动或转动的速度成正比，因此磁电感应式传感器又叫做速度传感器。在磁电感应式传感器后面接积分电路可以测量位移，后面接微分电路可以测量加速度。因为位移是速度的积分，而加速度是速度的微分。3.磁电式传感器与单线圈（螺管）自感式传感器有何异同？为什么后者可测量静位移或 距离而前者却不能？答：相同点：都有线圈和活动衔铁。不同点：磁电式传感器的线圈是绕在永久磁钢上，自感式传感器的线圈是绕在不带磁性的铁心上。自感式传感器的线圈的自感取决于活动衔铁与铁心的距离，磁电式传感器线圈的感应电压取决于线圈与活动衔铁的相对运动速度。当相对运动速度为零时，气隙磁阻不变化，线圈磁通不变化，线圈就没有感应电压，因此后者可测量静位移或距离而前者却不能。4. 已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率 f=72Hz，测量齿盘的齿数 Z=36，求：(1) 被测轴的转速是每分钟多少转？(2)在上述情况下，如果计数装置的读数误差为1 个数字，其最大转速误差是多少？答：(1) n=f/z=72/36=2rpm(2)CH10. 1. 什么是霍尔效应？答：在金属或半导体薄片相对两侧面ab统一控制电流I，在薄片垂直方向上施加磁场B，则在垂直于电流和磁场的方向上，即另两侧面cd会产生一个大小与控制电流I和磁场B乘积成正比的电动势UH,这一现象称为霍尔效应。2. 霍尔元件常用材料有哪些？为何不用金属做霍尔元件材料？为何霍尔元件为薄片？答：霍尔元件常用的半导体材料有N型Ge，InSb，InAs，GaAs，InAsP,和N型Si等；霍尔系数:K=1/(n*q)式中，n为载流子密度,一般金属中载流子密度很大,所以金属材料的霍尔系数系数很小,霍尔效应不明显; 而半导体中的载流子的密度比金属要小得多,所以半导体的霍尔系数系数比金属大得多,能产生较大的霍尔效,故霍尔元件不用金属材料而是用半导体；霍尔电压U=Bh/ned，霍尔元件越薄，即d越小，可以使U越大，使效果更明显，同时也更方便应用。3. 霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？为何存在不等位电势？怎样补偿？答：产生原因：霍尔电极安装位置不正确，不对称或不在同一等电位量上。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。控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布。4. 霍尔元件为何存在温度误差？怎样从电路上采取措施加以补偿？试分析霍尔元件输 出接有负载 RL 时，利用恒压源和输人回路串联电阻 RT 进行温度补偿的条件。答：(1)采用恒流源供电和输人回路并联电阻。采用恒流源提供恒定的控制电流可以减小温度 误差，但元件的霍尔灵敏度系数KH也是温度的系数，对于具有正温度系数的霍尔元件，可在元件控制极并联分流电阻Ro来提高Hu的温度稳定性(2)采用温度补偿元件(如热敏电阻、电阻丝等）。(3)合理选取负载电阻的阻值。(4)采用桥路温度补偿的电路。(5)采用恒压源供电和输人回路串联电阻。当霍尔元 件采用稳压电源供电，且霍尔输出开路状态下工作时，可 在输人回路中串入适当的电阻来补偿温度误差。(6)采用软件修正补偿。当霍尔元 件采用稳压电源供电，且霍尔输出开路状态下工作时，可在输人回路中串入适当的电阻来补偿温度误差。5. 简述霍尔传感器测量电流、磁感应强度、微位移、压力的原理。答:测电流: 在金属或半导体薄片相对两侧面ab通以控制电流I，在薄片垂直方向上施加磁场B，则在垂直于电流和磁场的方向上，即另两侧面cd会产生一个大小与控制电流I和磁场B乘积成正比的电动势霍尔电压 ,测量电流的原理是当元件固定,外加恒定磁场,则霍尔电压大小与电流大小成正比的关系;测量磁感应强度的原理是当元件固定,通过电流不变,则霍尔电压大小与磁感应强度大小成正比的关系;测量微位移时，霍尔元件需要构造一个梯度均匀的磁场，使磁感应强度与位移呈线性关系，从而使霍尔元件输出电压与位移成线性关系；测量压力时基于弹性元件(单圈或多圈弹管、膜盒、膜片、波纹管等)受压后产生的位移与被测压力呈一定函数关系，将测压力转换为测位移的问题，用霍尔元件测位移的原理即可测压力。6. 霍尔传感器可用来检测哪些物理量？需要什么条件？为加大输出电压，常常把多片 霍尔元件串接起来，请画出正确的两片霍尔元件输出串联的电路。答:(1)霍尔元件及霍尔传感器的应用十分广泛。在测量领域，可用于磁场、电流、位移、压力、振动、转速等的测量；在通信领域，可用于放大器、振荡器、相敏检波、混频、分频以及微波功率测量等；在自动化技术领域，可用于无刷直流电机、速度传感、位置传感、自动记数、接近开关、霍尔自整角机构成的伺服系统和自动电力拖动系统等。(2)需要外加磁场,且霍尔元件要通过电流(1)7. 线性集成霍尔传感器与开关型集成霍尔传感器的应用场合有何不同？答:线性集成霍尔传感器的输出电压与输入的磁感应强度成线性关系，因此常用来测量磁场的磁感应强度或能转换成磁场的磁感应强度的其他非电量。这些非电量是连续变化的模拟量。多应用于磁通计、位移计、电流计、磁读头、速度计、振动计、罗盘等开关型集成霍尔传感器的输出只有高电平和低电平两种状态，常用来测量磁场的有或无，也可用来测量能转换成磁场的其他开关型非电量。经常应用于以下一些领域：转速、里程测定、位置及角度检测、机械设备的限位开关、按钮开关、点火系统、保安系统等。8. 试设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统。9. 比较霍尔元件、磁敏电阻有哪些相同之处和不同之处？简述其各自的特点。答：（1）磁敏电阻与霍尔元件属同一类，都是磁电转换元件，两者本质不同是磁敏电阻没有判断极性的能力，只有与辅助材料(磁钢)并用才具有识别磁极的能力。霍尔元件基于霍尔效应：在金属或半导体薄片相对两侧面ab通以控制电流I，在薄片垂直方向上施加磁场B，则在垂直于电流和磁场的方向上，即另两侧面cd会产生一个大小与控制电流I和磁场B乘积成正比的电动势霍尔电压 ，而磁敏电阻是基于磁敏效应：通以电流的金属或半导体材料的薄片加以与电流垂直的外磁场，则电阻值增加。（2）霍尔元件具有体积小、外围电路简单、动态特性好、灵敏度高、线性度好、功耗低、频带宽等许多优点，但由4个电极的几何不对称所致不等位电势需要补偿，温度变化影响霍尔元件输出，要采取补偿方法。磁敏电阻灵敏度高，内阻小，尺寸小，对噪声干扰不敏感，对被测磁场影响小，且由于是固态器件，无转动部件使之具有高可靠性，但温度变化影响其输出，要采取补偿方法。10. 试用霍尔元件设计一家庭防盗报警装置。(画出检测示意图和检测电路)如图所示，将小磁铁固定在门的边缘上，将霍尔传感器固定在门框的边缘上，让两者靠近，即门处于关闭状态时，磁铁靠近霍尔传感器，输出端3为低电平，当门被非法撬开时，霍尔传感器输出端3为高电平，非门输出端Y为低电平，继电器J吸合，Ja闭合，蜂鸣器得电后发出报警声音。Ch11+Ch.201. 在国际温标 ITS90 中对温度范围作了怎样的规定？温度测量有何特殊性？（2）二个温度不能相加或相减；无标准量直接进行比较测量；只能通过物体随温度变化的某些特性间接测量2. 说明热电阻的测温原理。根据热敏电阻阻值随温度变化特性的差异，热敏电阻大体上 可分为哪几种类型？它们的特点及应用范围如何？比较热电阻与热敏电阻应用的异同。答：（1）当被测温度变化时，电阻随温度而变化，通过测量电阻值的变化得出温度变化（2）按半导体电阻-温度特性，热敏电阻可分为三类：即负电阻温度系数热敏电阻(NTC)，正电阻温度系数热敏电阻(PTC)和临界温度系数热敏电阻(CTR)（3）CTR型在一定温度范围内阻值随温度剧变，宜作开关器件，做成热敏继电器用于温度控制。温度测量中，主要采用NTC或PTC型，因为电阻随温度而变化，以NTC热敏电阻居多。除了测量温度还用于温度补偿（4）热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50300左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200500范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。3. 金属热电阻的测量线路为何要采用三线制或四线制？热电阻的三线制连接有何优点？如何接入电桥？(1)若热电阻安装地方与指示仪表相距甚远，则连线导线的电阻r因温度影响而发生改变，这会造成测温误差。为减小此误差，可用三线或四线连接法，由于将两根引线分别接入两个相邻桥臂中，从而使温度影响被抵消。(2) 对于三、四线制热电阻,温度变化时只要导线长度和电阻温度系数都相同，其电阻变化不影响后续测量。(3)热电阻Rt用三根导线引至测温电桥，其中两根引线的内阻（r1、r4）分别串入测量电桥相邻两臂的R1、R4上，引线的长度变化不影响电桥的平衡，所以可以避