因温度不同而产生的电动势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电动势也不相同，而接触电动势是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同而产生的一定的电子扩散，当它们达到一定的平衡后所形成的电动势。接触电动势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及它们接触点的温度。另外，热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线称为补偿导线。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点有很多：可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好。但是其需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。热电阻不需要补偿导线，而且比热电偶便宜。

338、采用热电阻测量温度时，常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。

338答：热电阻常用的引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。 两线制的特点是结构简单、费用低，但是引线电阻及其变化会带来附加误差。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。

三线制的特点是可较好地减小引线电阻的影响，主要适用于大多数工业测量场合。

四线制的特点是精度高，能完全消除引线电阻对测量的影响，主要适用于实验室等高精度测量场合。

339、什么是光电效应和光电器件?常用的光电器件有哪几大类? 339答：所谓光电效应，是指物体吸收了具有一定能量的光子后所产生的电效应。根据光电效应原理工作的光电转换器件称为光电器件。

常用的光电器件主要有外光电效应器件和内光电效应器件两大类。

340、试解释外光电效应器件和内光电效应器件各自的工作基础并举例。

340答：外光电效应器件的工作基础基于外光电效应。所谓外光电效应，是指在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。相应光电器件主要有光电管和光电倍增管。

内光电效应器件的工作基础是基于内光电效应。所谓内光电效应，是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象，它可分为光导效应和光生伏特效应。内 光电效应器件主要有光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏晶体管。

341、什么是光电式传感器?光电式传感器的基本工作原理是什么?

341答：光电式传感器(或称光敏传感器) 。利用光电器件把光信号转换成电信号(电压、电流、电阻等)的装置。

光电式传感器的基本工作原理是基于光电效应的，即因光照引起物体的电学特性而改变的现象。

342、霍尔电动势与哪些因素有关?如何提高霍尔传感器的灵敏度?

342答：霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。

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霍尔传感器的灵敏度KH =KH?RdH??1。为了提高霍尔传感器的灵敏度，ned霍尔元件常制成薄片形。又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。

343、试分别说明右下图的二种光电式传感器的工作原理。

343答：①光辐射源本身是被测物如图 (a) ，被测物发出的光通量射向光电

343题图：光电元件的应用形式之一 元件。这种形式的光电传感器

(a) 被测物是光源(b)被测物能吸收可用于光电比色高温计中，它的光通

光通量 量和光谱的强度分布都是被测温度

的函数。

②恒光源是白炽灯(或其他任何光滑、)见图 (b) ，光通量穿过被测物，部分被吸收后到达光电元件上。吸收量决定于被测物介质中被测的参数。例如，测量液体、气体的透明度、混浊度的光电比色计。

344、试分别说明右下图的二种光电式传感器的工作原理。 344答：(c)被测物是有反射能力的表面(d)被测物遮蔽光通量。恒定光源发出的光通量到被测物，见图 (c)，再从

被测物体表面反射后去封344题图：光电元件的应用形式之一

到光电元件上。被测体表(c)被测物是有反射能力的表面(d)被测物遮蔽光通量 面反射条件决定于表面性1一被测物2一光电元件3一恒光源 质或状态，因此光电元件

的输出信号是注测非电量的函数。例如，测量表面光洁度、粗糙度等仪器中的传感器等。 （d）从恒光源发射到光电元件的光通量遇到被测物，被遮蔽了一部分，见图（d）。由此改变了照射到光电元件上的光通量。在某些测量尺寸或振动等仪器中，常采用这种传感器。

345、试说明图示的霍尔式位移传感器的工作原理。

345答：在极性相反、磁场强度相同的两个磁钢气隙中放置一块霍尔片，当控制电流恒定不变时，则磁场在一定范围内沿x方向的变化率 dB/dx为一常数，如图(b)所示。

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345题图 霍尔式位移传感器的磁路结构示意

当霍尔元件沿x方向移动时，霍尔电势的变化为

式中K一一霍尔式位移传感器输出灵敏度。

由上式可知，霍尔电势与位移量x成线性关系，并且霍尔电势的极性反映了元件位移的方向。实践证明，磁场变化率越大，灵敏度越高;磁场变化率越小，则线性度越好。H 式还表示当霍尔元件位于磁钢中间位置时，即x=0时，UH=0，这是由于在此位置元件同时受 到方向相反、大小相等的磁通作用的结果。基于霍尔效应制成的位移传感器一般可用来测量 1-2 mm的小位移，其特点是惯性小，响应速度快。

346、试说明图示的霍尔压力传感器的工作原理。

346答：作为压力敏感元件的弹簧管，其一端固定， 另一端安装霍尔元件。当输入压力增加时，弹簧管伸长，使处于恒定磁场中的霍尔元件产生相应位移，霍尔元件的输出即可反映被测压力的大小。

346题图 霍尔式压力传感器结构示

351、什么是霍尔效应?为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片?

351答：当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为霍尔效应。 霍尔电动势：

霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。 霍尔传感器的灵敏度KH =KH?RdH??1。为了提高霍尔传感器的灵敏度，ned霍尔元件常制成薄片形。又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。

四、计算题

361、一台精度等级为0.5级、量程范围600~1200℃的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是4℃，问此表是否合格？

361解：根据精度定义表达式A=错误！未找到引用源。△A/ YF.S3100%，并由题意已知：A=0.5%，YF.S=（1200—600）℃，得最大允许绝对误差

△ A=A.YF.S=0.5%3（1200—600）=3℃

此温度传感器最大允许绝对误差为3℃。检验某点的最大绝对误差为4℃，大于3℃，故此传感器不合格。

362、已知电感压力传感器最县检测量为0.5mmH2O，测量范围0~250 mmH2O，输出电压为0~500mV，噪声系数C=2；另一个电容压力传感器最小检测量为0.5

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mmH2O，测量范围为0~100 mmH2O，输出电压为0~300 mV，噪声系数C=2。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？

362解：根据传感器灵敏度计算式K=△Y/△X，得

电感压力传感器 K1=（500－0）/（250－0）=2Mv/mmH2O 电容药理传感器 K2=（300－0）/（100－0）=3Mv/mmH2O

由最小检测量计算式M=CN/K，得噪声电平N=KM/C，分别计算结果如下：

KM2?0.5?0.5mv 电感压力传感 N1?11?C2KM2?0.5?0.5mv 电容压力传感器 N1?11?C2答：电感压力传感器噪声电平大，?N?N2?N1?0.25mv 。

dQ0+2Q0=2310-3 Qi ，式中为水银柱高dt度（m）；Qi 为被测温度（℃）。试确定该温度计的时间常数和静态灵敏度系数。

dY?a0Y?b0X，此363解：该温度计为一阶传感器，其微分方程基本形式为a1dt式与已知微分方程比较可知时间常数与静态灵敏度系数，即：

363、某玻璃水银温度计微分方程式为4

?=K?a14??2sa02b02?10??10?3m?Ca02?3

364、某压电式加速器计动态特性可用下述微分方程描述；

?2q3dq1010?3.0?10?2.25?10q?11.0?10a，式中q为输出电荷量（PC）；a为输2?tdt入加速度（m/s2 ）.

试确定该加速度计的静态灵敏度系数K值；测量系统的固有振荡频率ω0 及阻尼比数?。

364解：该加速度计为二阶传感器，其微分方程基本形式为：

?2YdYa22?a1?a0Y?b0X ?tdt此式与已知微分方程式比较可得： 静态灵敏度系数K=

b0=11.031010 /2.2531010 =4.89pC/（m/s2 ） a0固有振荡频率W0 =?0?aa022.25*105??1.5?10rad/s

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