传感器整理汇总(3)

器?

热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，宏观上是温度的改变是在材料的两端出现电压或产生电流

61红外辐射探测器分为哪两种类型?有哪些不同？

热探测器和光探测器；光探测器与热探测器区别是，光量子型光电探测器探测的波长较窄，而热探测器几乎可以探测整个红外波长范围。 62介绍红外辐射测温的特点。

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

63 什么是热电效应? 热电偶产生热电势的必要条件是什么?利用热点效应制作的温度传感器是哪一种，大致测温范围是多少？

所谓的热电效应，是当受热物体中的电子（空穴），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。 条件：一是要有接触电位差，就是“席伯尔帖”接触电位要高，不能同一种材质的两条金属接在一起；二是要有温度差，温差越高热电势越大。

64 热电阻、热敏电阻分别采用什么材料制作，测温范围是多少?

热电阻一般用铂制作

一般来说热敏电阻肯定是要含氧化锰 -200-850 -100-300

65什么是内光电效应？什么是外光电效应？利用光电导效应制成的光电器件有哪些？利用光生伏特效应制成的光电器件有哪些？

当光线照在物体上,使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应。 在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。

66光敏二极管由哪几部分组成，它与普通二极管在使用时有什么不同？请说明原理。 光敏二极管与普通二极管最大的区别就是当有光照射时，光敏二极管的反向电阻会大大降低。 光敏二极管要反向接入电路使用

67采用波长为0.8～0.9的红外光源时，宜采用哪种材料的光电元件做检测元件？为什么？

宜采硅光电池或者硅光敏管做检测元件；硅光电池适于接受红外光，可以在较宽的波长范围内应用。

68光栅传感器的基本原理是什么？莫尔条纹是如何形成的？有何特点？某光栅的栅线密度为100线/mm ，要使形成莫尔条纹宽度为10mm，求栅线夹角是多少？ 69试拟定光电开关用于自动装配流水线上工件的计数装置检测系统(用示意图表示专指结构）。并设计计数电路，说明

其工作原理。 70 在一智能小车设计中，如何利用反射式光电传感器实现寻迹功能？ 71什么是内光电效应？什么是外光电效应？光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏晶体管分别基于哪种效应？ 72 采用波长为0.8～1.0μm的红外光源时，宜采用哪种材料的什么光电器件做检测元件？为什么？ 73象限探测器与光电位置传感器（PSD）有什么异同？ 各有哪些特点？ 74 叙述自扫描光电二极管阵列（SSPD）工作原理和参数特征。 75电荷耦合器（CCD）主要由哪两个部分组成，有几种列阵？各列阵的结构怎样？试说明（CCD）输出信号的特点。 76分别用中文和英文写出CCD的全称。 77 电荷耦合器（CCD）主要由哪两个部分组成。 78举例说明线阵CCD和面阵CCD可以进行哪些应用。 79利用光纤反射原理，设计一测量转速的装置；

80试述光纤的结构和传光原理： 当光纤n1=1.46，n2=1.45 ，如光纤外部介质n0=1， 求最大入射角θc的值。 73 1）象限探测器它是利用光刻技术，将一个整块的圆形或方形光敏器件敏感面分隔成若干个面积相等、形状相同、位置对称的区域，这就构成了象限探测器。PSD光电位置传感器是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件。两种器件工作机理不同，但其输出信号与光点在光敏面上的位置有关。光电位置传感器被广泛应用于激光束对准、平面度检测、二维坐标检测以及位移和振动测量系统。 2）象限探测器有几个明显缺点：它需要分割从而产生死区，尤其当光斑很小时，死区的影响更明显。若被测光斑全部落入某个象限时，输出的电信号无法表示光斑位置，因此它的测量范围、控制范围都不大，测量精度与光强变化及漂移密切相关，因此它的分辨率和精度受到限制。与象限探测器相比PSD传感器有以下特点：

（1）它对光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与光的能量中心位置有关，这给测量带来很多方便。 （2）光敏面上无须分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，位置分辨率高，一维PSD可达0.2μm。

（3）可同时检测位置和光强，PSD器件输出的总光电流与入射光强有关，而各信号电极输出光电流之和等于总光电流，所以由总光电流可求得相应的入射光强。

75 1）CCD基本结构由MOS光敏元阵列和读出移位寄存器两部分组成。

2）CCD电极传输电荷方向（向右或向左）是通过改变三相时钟脉冲的时序来控制的，输出的幅值与对应的光敏元件上电荷量成正比。信号电荷的输出的方式主要有电流输出和电压输出两种，电流输出型是输出电流与电荷成正比，在输出电路负载上形成输出电流。 76 CCD：电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device） 77 电荷耦合器（CCD）主要由哪两个部分组成。

CCD基本结构由MOS光敏元阵列和读出移位寄存器两部分组成。

80试述光纤的结构和传光原理： 当光纤n1=1.46，n2=1.45 ，如光纤外部介质n0=1， 求最大入射角θc的值。

根据光纤数值孔径NA定义

入射临界角θc为

θc=arcsinNA=arcsin 0.1706=9.8°

故得该种光纤最大入射角为9.8°，即入射光线必须在与该光纤轴线夹角小于9.8°时才能传播。

81 什么是光纤的数值孔径？ 物理意义是什么？NA取值大小有什么作用？有一阶跃光纤，纤芯和包层的折射率分别为n1=1.56，n2=1.55，试求NA、T/L、BL。

数值孔径：

入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。光纤的数

值孔径大些对于光纤的对接是有利的。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。 NA=()1/2=(1.562-1.552)1/2=0.176

82 光纤传感器有哪两大类型？它们之间有何区别？

83 试述光纤的结构特征，纤芯折射率n1与包层折射率n2应满足什么关系？ 光导纤维是质量非常高的、传导光极好的、很细的玻璃或塑料丝。光纤由芯子、包层和涂敷层组成。 n1>n2

84 分别用中文和英文写出CCD的全称。 英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。

85 电荷耦合器（CCD）主要由哪两个部分组成。 MOS（金属—氧化物—半导体）光敏元阵列和读出移位寄存器。

87数码相机的有效像素是什么？一个相机的分辨率可以是3072×2304或640×480， 有什么含义？ 有效像素数是指真正参与感光成像的像素值 88举例说明线阵CCD和面阵CCD可以进行哪些应用

线阵CCD加扫描运动获取图像的方案目前使用广泛,尤其是在要求视场大,图像分辨率高的情况下甚至不能用面阵CCD替代 应用于保安监控、交通管理、非接触图像测量、图像采集和图像信｀息处理等领域 89同82

90光在光纤中传播，入射光线需要满足什么条件？

纤芯材料的主体是二氧化硅，里面掺极微量的其他材料，例如二氧化锗、五氧化二磷等。掺杂的作用是提高材料的光折射率。纤芯直径约5~~75μm。光纤外面有包层，包层有一层、二层（内包层、外包层）或多层（称为多层结构），但是总直径在100~200μm上下。包层的材料一般用纯二氧化硅，也有掺极微量的三氧化二硼，最新的方法是掺微量的氟，就是在纯二氧化硅里掺极少量的四氟化硅。掺杂的作用是降低材料的光折射率。

这样，光纤纤芯的折射率略高于包层的折射率。两者席位的区别，保证光主要限制在纤芯里进行传输。包层外面还要涂一种涂料，可用硅铜或丙烯酸盐。涂料的作用是保护光纤不受外来的损害，增加光纤的机械强度。光纤的最外层是套层，它是一种塑料管，也是起保护作用的，不同颜色的塑料管还可以用来区别各条光纤。

91什么是半导体气体传感器？它有哪些基本类型？气体传感器的发展动态如何? 半导体传感器利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。

目前半导体气体传感器的研究动态及其发展方向——气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展

92 半导体气体传感器主要有哪儿种结构？各种结构气体传感器的特点如何？ 按构成气敏传感器的材料可分为半导体和非半导体两大类；按半导体的物理特性，气敏传感器可分为电阻型和非电阻型。

早期电化学和光学方法，其检测速度慢、设备复杂、使用不方便；新型金属氧化物半导体传感器由于灵敏度高、体积小、使用方便，已广泛用于检测、分析领域。电阻型气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应，导致敏感元件阻值变化，电阻型气敏传感器是目前使用较广泛的一种气敏元件，传感器主要由敏感元件、加热器、外壳三部分组成。非电阻型气敏传感器有不同类型，如利用MOS二极管的电容-电压特性变化，利用MOS场效应管的阈值电压的变化，利用肖特基金属半导体二极管的势垒变化进行气体检测。

93 如何提高半导体气体传感器的选择性？根据文献举例说明。 查找文献说明近期有什么新的气体传感器。 94半导体气体传感器为什么要在高温状态下工作？加热方式有哪几种？加热丝可以起到什么作用？ 1）因为在常温下，电导率变化不大，达不到检测目的，因此以上结构的气敏元件都有电阻丝加热器，加热时间2～3分钟，最佳工作温度为200℃～400℃。

加热方式分为直热式和旁热式。电阻型气敏传感器加热的目的有两个方面的因素，一是为了加速气体吸附和上述的氧化还原反应，提高灵敏度和响应速度，另外使附着在传感器元件壳面上的油雾、尘埃烧掉。

5 什么是绝对湿度？什么是相对湿度？ ）绝对湿度指单位体积空气内所含水汽的质量，一般用每立方米空气中所含水汽的克数表示 AH?mV(g/m3)V

2）相对湿度是指被测气体中，实际所含水汽蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比，一般用符号%RH(Relative Humidity)表示，无量纲。

96 湿度传感器主要分为哪几类？主要参数有哪些？ 97 简述氯化锂湿度传感器的感湿原理。 98 简述半导体湿敏陶瓷的感湿机理。 半导体湿敏电阻通常用两种以上的金属—氧化物—半导体烧结成多孔陶瓷，多孔陶瓷表面吸收水分的情况分为三个阶段，第一阶段是陶瓷在低湿区域或刚接触水汽；第二阶段是进一步吸收水分子或中等湿度环境；第三阶段大量水汽存在使晶粒界充满水分子。

99 半导体陶瓷有那些特点？多孔硅湿敏元件有那些特点？ 半导瓷湿敏传感器有正特性和负特性两种。负特性半导体瓷湿敏电阻的电阻值随湿度增加而下降，电阻率低，阻值-湿度特性好。由于水分子中（H2）氢原子具有很强的正电场，当水分子在半导体瓷表面吸附时可能从半导体瓷表面俘获电子，使半导体表面带负电，相当表面电势变负，（P型半导体电势下降，N型半导体出现反型层）电阻率随湿度增加而下降。

100 试述离子选择电极的结构与测量原理。 离子敏传感器是将普通MOSFET的金属栅去掉，让绝缘氧化层直接与溶液相接触，栅极用铂金属膜作引线，在铂膜上涂一层离子敏感膜，构成离子敏场效应管ISFET。当离子敏场效应管ISFET插入溶液时，被测溶液与敏感膜接触处就会产生一定的界面电势，这个电势大小取决于溶液中被测离子的浓度。

101 什么是智能传感器？什么是智能集成传感器？ 智能传感器即具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。

102 集成传感器的主要特点是什么？

是从制造工艺上对各种类型的传感器进行分类，是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。图2-1是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。

103 集成传感器与结构性传感器有哪些不同？为什么

104 为什么集成传感器是现代传感器技术的主要发展趋势？举例说明。 105 DS18B20智能型温度传感器与集成温度传感器AD590的工作原理和输出信号有什么不同？如何用DS18B20实现多点 测温的？

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