课后习题

第一章、习题与思考题
   1.什么是金属导体的“热电效应”?补偿导线的作用是什么?使用补偿导线的原则有哪些?
   2.电阻式温度传感器有哪几种?它们各有何特点及用途?试比较金属电阻器和半导体热敏电阻器的异同。
   3.说明热电偶的结构。热电偶测温的原理是什么?热电偶测温属于哪一类测温方法?这种测温方法有什么长处与不足?为什么在实际应用中要对热电偶进行温度补偿?
   4.简要分析金属导体产生接触电动势的原因和条件是什么?
   5.试述热电偶的三个重要定律,它们各有何实用价值?将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电压表相连接,电压表接线端是50℃,若电位计上读数是60mV,热电偶的热端温度是多少?
   6.参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A与铂配对热电偶的热电势为13.967mV,材料B与铂配对热电偶的热电势为8.345mV,求出在此特定条件下材料A与材料B配对热电偶的热电势。
   7.若被测温度点距离测温仪500cm,应用何种温度传感器?为什么?欲测量变化迅速的200℃的温度应选用何种传感器?欲测量2000℃的高温又应选用何种传感器?说明原理。
   8.为什么温敏晶体管的UBE—T关系比温敏二极管的UBE-T关系的线性度更好。
   9.试分别用LM3911、AD590温度传感器设计一个直接显示摄氏温度-50~+50℃的数字温度计
   
第二章、习题与思考题
   1. 光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?
   2. 什么是光生伏特效应?用PN结理论解释之。
   3. 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异,选用场合下应用哪种器件最为合适的评述。
   4. 述外光电效应的光电倍增管的工作原理。若单位时间入射到单位面积上的光子为10 个(一个光子等效于一个电子电量),光电倍增管共有16个倍增极,输出阳极电流为20A,且16个倍增极二次发射电子数按自然数的平方递增,试求光电倍增管的电流放大倍数和倍增系数。
   5. 试述电荷耦合器件的工作原理。用它如何组成电视摄像系统?
   6. 如何实现线型CCD电荷的四相定向转移?试画出定向转移图。
   7. 叙述脉冲盘式数字传感器的一般结构。用一只每圈有1024个输出脉冲的脉冲盘式传感器,设计一个测量高速钻床转速的装置。最高转速为50000转/分。
   8. 试述光纤的结构和传光原理。光纤传感器有哪些类型?它们之间有何区别?
   9.下列控制电路的工作原理,如何选择光源的波长?

   10. 试分析红外测温原理,与其它测温传感器比较有什么特点。
   11. 试设计一个红外控制的电扇开关控制电路。
   12. 设计一个自动航标灯电路图。
      要求: 1)用Si太阳能电池和蓄电池联合供电。
       2)用日光照度自动打开关闭。
   13. 设计一热淋浴水温自动控制电路。
      要求: 1)硅太阳能电池与蓄电池组合供电。
   2)带有显示温度合适的显示装置并说明电路原理。
   
第三章、习题
   1. 试分析电阻应变计的工作原理。电阻应变片传感器主要有哪些性能指标?
   2. 电阻应变传感器和压阻式传感器为什么要进行温度补偿及其补偿方法?
   3. 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同?何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?
   4. 什么是应变片的灵敏系数?它与电阻丝的灵敏系数有何不同?为什么?
   5. 对于箔式应变片,为什么增加两端各电阻条的横截面积便能减小横向灵敏度?
   6. 一个应变片的电阻R=120Ω,k=2.05,用作应变为800um/m的传感元件。(1)求ΔR 和ΔR/R;(2)若电源电压U=3V,求初始平衡时惠斯通电桥的输出电压U0。
   7. 在材料为钢的实心圆柱试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2,把这两应变片接入差动电桥。若钢的泊松系数μ=0.285,应变片的灵敏系数k=2,电桥电源电压U=2V,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1的电阻变化值ΔR 1=0.48,试求电桥输出电压U0。
   8. 在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,电阻受到ε=4300u应变作用。若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n= R2/ R1=1,则该应变片的灵敏系数为多少?减小直流电桥的非线性误差有哪些方法?尽可能提高供桥电源有什么利弊?
   9. 什么叫压电效应?什么叫顺压效应?什么叫逆压效应?如下图示压电式传感器测量电路。已知压电传感器S=0.0004m2,t=0.02m,运算放大开环增益K=104,输出电压USC=2V,试求q=?Uδr =?Ca=?

   10. 用压电式传感器能测量静态和变化很缓慢的信号吗?为什么?而其阻尼比很小,为什么可以响应很高频率的输入信号而失真却很小?
   11. 压电式传感器中采用电荷放大器有何优点?为什么电压灵敏度与电缆长度有关?而与电荷灵敏度无关?
   12. 有一压电晶体,其面积为20mm2,厚度为10mm,当受到压力P=10Mpa作用时,求产生的电荷量及输出电压:
      (1) 零度x切向石英晶体;(2)利用纵向效应之BaTiO3。
   13. 常用的压电材料有哪几种?试比较它们的优缺点及适用范围。
   14. BaTiO3压电陶瓷一般怎样极化?它可能由哪些压电常数表示?若外界的作用力源为气体,怎样利用BaTiO3压电陶瓷测量其压强。
   15. 设某石英晶片的输出电压辐值为200mV,若要产生一个大于500mV的信号,需采用什么样的连接方法和测量电路达到该要求?
   
第四章、习题
   1. 什么是霍尔效应?为什么半导体材料的霍尔效应得到广泛使用?若已知一材料两端加一电压V,推导此材料的VH。分析霍尔开关集成电路的工作原理。
   2. 一个霍尔元件在一定的电流控制下,其霍尔电势与哪些因素有关?
   3. 若一霍尔器件的SH=4mV/mA?kGs,控制电流I=3mA,将它置于1Gs-51〈Gs变化的磁场中,它输出的霍尔电势范围多大?并设计一个20倍的比例放大器放大该霍尔电势。
   4. 简述PIN二极管的工作原理,如何用四个PIN管组成磁桥,用磁桥测量磁场有何优点?
   5. 设计一种磁敏三极管温度补偿电路,并叙述原理。
   6. 设计一利用霍尔开关集成电路检测发电机转速的电路。要求当转速过高时或过低时发出警报信号。
   
第六章、习题
   1.什么是绝对湿度和相对湿度?
   2.氯化锂和半导陶瓷湿敏电阻各有何特点?
   3.什么叫水分子亲和力?这类传感器的半导陶瓷湿敏元件的工作原理是什么?
   4.膜型Fe3O4湿敏元件和烧结型Fe3O4湿敏元件各具有什么特性?为什么?
   5.设计一个恒湿控制装置。且恒湿的值可任意设定。

 
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