1、传感与检测技术 测试题 3-标答姓名 专业班级、学号 考试形式 开卷 （闭卷、开卷)题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分题分 15 16 15 32 22 100得分备注: 学生须在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题)一、填空题（每空 1 分，共 15 分）1霍尔传感器的理论基础是 霍尔效应 ，霍尔电压 UH 与控制电流 I 成 正比 ，霍尔电压UH 与磁感强度 B 成 正比 。2光电传感器的理论基础是光电效应。光电效应依其表现的不同，通常可分为 光电导效应 、 光生伏特效应、 光电发射效应 三类3锗光敏器件最敏感的光波长为 1500nm ，硅光敏器件最敏感的光波长为 800
2、nm 。4光栅常数 W 指的是 亮条与暗条宽之和(光栅的栅距 ) ，莫尔条纹的间距 BH 与光栅常数 W 成 正比 ，与两光栅尺栅条之间的夹角 成 反比 。5CCD 图像传感器的基本单元是一个 MOS 电容器 。6光纤传感器是以 光 作为信息的载体，光纤是由 绝缘 材料制作成的，因而光纤是不 导电的。二、单项选择题（从下列各题三个备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代号填写到题后的括号内。每小题 4 分，共 16 分）1霍尔元件霍尔效应的建立时间极短，因而霍尔元件可用来制作 A电流计；B高斯计 ；C 霍尔开关。 （ C ）2磁敏二极管在正偏压下，正向磁场 H+可使通过磁敏二极管的偏流 A
3、增大；B减小；C不变。 （ B ）3光敏晶体管是典型的 A光电导效应器件；B光生伏特效应器件；C光电发射效应器件。 （ B ）4光纤的数值孔径 NA 表示当光从空气中入射到纤芯端面时，能在纤芯中形成全反射传输的最大 A入射光锥半角之正弦；B入射光锥半角之余弦；C入射光锥之全角。 （ A ）三、简答题（回答简明扼要，不必论述。每小题 5 分，共 15 分）1霍尔传感器的主要用途是：高斯计、电流计、转速计、霍尔开关2莫尔条纹的放大作用指的是：莫尔条纹的间距 BH对光栅常数 W 的放大作用3光纤传感器与其它传感器相比，具有的固有优点是：电绝缘、传输损耗低、柔性极好、环境适应性好四、论述题（观点正确、
4、论述简明、图示清晰。每小题 8 分，共 32 分）1试分析霍尔传感器的霍尔效应？如左图所示（2 分），在半导体薄片上垂直施加磁场 B，在薄片两短边 b 方向通入控制电流 I（2 分）；载流子在磁场洛伦兹力 FL的作用下向一侧运动，致使在霍尔元件的两长边 L方向积累起等量的正、负电荷，形成霍尔电场，这种现象称之为霍尔效应（4 分）。2试分析光敏电阻的光电效应？光敏电阻是典型的光电导效应器件。如左图所示，无光照时，其阻值很高（2 分） ；有光照时，其共价键中的价电子吸收光子能量，由价带穿越禁带到达导带，成为光生自由电子，使得半导体中自由电子空穴对增加，导电率提高，电阻值下降，光照越强阻值越低（4
5、分） ；光照停止，失去光子能量的光生自由电子又重新迭落回价带与空穴复合，自由电子空穴对减少，又恢复高阻状态（2 分） 。3试分析光在阶跃光纤中的传输？能在光纤中传输的光线是那些满足全反射条件的光线，如左所示（2 分） ，只要当端面轴向入射角 QiQm，即可确保界面入射角 m（4 分） ，就可以使光线在纤芯中以全反射的方式沿纤芯轴线传输（2 分） ， 。4试分析光纤微弯调制是怎样实现光强度调制的？光纤微弯调制原理如下图所示（2 分） ，当光纤发生弯曲时，将引起界面入射角 发生变化，若当 m 时，入射到界面的光将发生折射而形成辐射模，致使纤芯中传导模强度减小（3 分） ；光纤微弯程度增加，形成的辐
6、射模越多，相应地纤芯中的传导模越小，从而实现对传导光波强度的调制（3 分） 。 五、分析题（原理正确、论述简明、图示清晰。每小题 11 分，共 22 分）1试作图说明霍尔传感器测量转速的方法和原理？如图左所示（4 分） ，将霍尔元件移置旋转盘下边，让转盘上小磁铁形成的磁力线垂直穿过霍尔元件（1 分） ；当控制电流 I 一定时，霍尔输出电压 UH决定于小磁铁的磁场（2 分） 。由于小磁铁固定在旋转盘上，当旋转盘随转轴转动时，霍尔元件上获得周期变化的磁脉冲，因而产生相应的霍尔脉冲电压，此脉冲电压单位时间内的个数，正比于转轴的旋转速度，从而实现转速的检测（3 分） ；转盘上磁铁对数越多，传感器测速的分辨率越高（1 分） 。2试作图说明光电传感器测量转速的方法和原理？光电转速计原理如右图所示（4 分） ，当旋转轴转动时，光源发出的光经透镜聚焦后，穿过透光孔照射到光敏元件上，光敏元件将光信号转换为电信号，经整形后输出电脉中送计数器计数，根据计数的电脉冲的个数就知道旋转轴的转速（6 分） 。遮光盘上的透光孔越多，光电转速计测速的分辨率越高（1 分） 。
