文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 传感器原理与应用期末试卷

传感器原理与应用期末试卷

传感器原理与应用期末试卷
传感器原理与应用期末试卷

盐城师范学院考试试卷

2006 - 2007 学年第一学期

物电院电子信息工程专业《传感器原理与应用》试卷A 班级学号姓名

一、填空题(本大题30空 ,每空1分,共30分)

1. 电容传感器的转换电路除可用谐振调幅和调频电路外,较多采用的

电路还有、、、。

2.将温度转换为电势大小的热电式传感器是传感器,而将温

度变化转换为电阻大小的热电式传感器是(金属材料)或(半导体材料)。

3.用于制作压电传感器的常用压电材料是和。

4.在磁敏式传感器中,传感器和传感器属于体型磁

敏传感器,和属于结型磁敏传感器。

5. 光纤传感器由光源、光纤和三部分组成,光纤传感器一般分

为两大类,即传光型光纤传感器,也称为非功能性光纤传感器,另一类是光纤传感器,也称为光纤传感器,前者多使用光纤,而后者只能用光纤。

6.基于外光电效应的器件有和;基于内光电效

应的器件有、、等。

7. 湿敏电阻是一种随环境变化而变化的敏感元件。

8. 目前常用的数字式传感器有、、、四

大类。

9. 氧化型气体吸附到N型半导体气敏元件上,将使截流子数目减少,

从而使材料的电阻率_ __。

二、选择题(本大题10小题 ,每小题2分,共20分)

1.目前,我国使用的铂热电阻的测量范围是()。

A. -200~850?C

B. -50~850?C

C. -200~150?C

D. -200~50?C

2.通常用应变式传感器测量()。

A.温度

B.密度

C.加速度

D.电阻

3.在光线作用下,半导体电导率增加的现象属于()。

A. 外光电效应

B. 内光电效应

C. 光电发射

4.位置敏感器件的缩写为 ( )。

A.PSD

B. CCD

C.PZT

5. 常见的数显游标卡尺用( )作基准器件。

A.感应同步器

B. 光栅尺

C.容栅尺

6.气敏传感器中的加热器是为了( )。

A.去除吸附在表面的气体 B. 去除吸附在表面的油污和尘埃

C.去除传感器中的水分 D. 起温度补偿作用

7. 霍尔效应中,霍尔电势与()。

A.霍尔常数成正比B.霍尔常数成反比

C.霍尔元件的厚度成正比D.霍尔元件的厚度成反比

8.压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是()。

A.前者比后者灵敏度高得多B.后者比前者灵敏度高得多

C.前者比后者性能稳定性高得多D.后者比前者性能稳定性高得多9.计量光栅上出现莫尔条纹的条件有()。

A.两块栅距相等的光栅叠在一起B.两块光栅的刻线之间有较大的夹角C.两块光栅的刻线之间有较小的夹角D.两块光栅刻线之间必须平行

10.封装在光电隔离耦合器内部的是( )

A.一个发光二极管和一个发光三极管

B.一个光敏二极管和一个光敏三极管

C.两个发光二极管或两个光敏三极管

D.一个发光二极管和一个光敏三

极管

三、是非题(对划“√”,错划“×”,本大题共5小题 ,每小题2分,

共10分)

1.在热电偶中,当引入第三个导体时,只要保持其两端的温度相同,

则对总热电动势无影响。( )

2.传感器的作用是用来实现由非电量到电量的转换。( )

3.计量光栅传感器中,当指示光栅不动,主光栅左右移动时,查

看莫尔条纹的移动方向,即可确定主光栅的运动方向。( )

4.光纤按用途分类可分为单模光纤和多模光纤。( )

5.固态图像传感器由光敏元件阵列和电荷转移器件集合而成。( )

四、解释物理概念或名词(本大题共5小题,每小题3分,共15

分)

1.压阻效应

2.压电效应

3.霍尔效应

4.光电效应

5.热电效应

五、简答题(本大题共2小题 ,每小题5分,共10分)

1. 简述非线性误差的定义。(5分)

2.简述电涡流传感器的工作原理

六、识图题(本大题共1小题 ,每空1分,共5分)

图1是元件的基本测量电

路。

图1中各编号名称:

①和②是;

③和④是。

图1电路中的被测量是。

该传感器还可以检测物理量。

七、应用题(本大题共1小题 ,共10分)

1.画出传感器系统的组成框图,说明各环节的作用,任选一种被测量,由你所熟悉的传感器组成测量系统,重点阐述传感器及转换电路部分。

盐城师范学院2006—2007学年第一学期期末考试

《传感器原理与应用》试卷A 答题纸

物理科学与电子技术学院 班级 姓名 学号

一、填空题(本大题30空 ,每空1分,共30分 )

1. , , , 。

2. , , 。

3. , 。

4. , , , 。

5. , , , , 。

6. , , , ,

。 7. , 。

8.

、 、 、 。 9. 。

二、选择题(本大题10小题 ,每小题2分,共20分 )

三、是非题(对划“√”,错划“×”,本大题共5小题 ,每小题2分,共10分)

四、解释物理概念或名词(本大题共5小题,每小题3分,共15分)1.(3分)

答:

2.(3分)

答:

3.(3分)

答:

4.(3分)

答:

5.(3分)

答:

五、简答题(本大题共2小题 ,每小题5分,共10分)

1.解:

2.解:

六、识图题(本大题共1小题 ,每空1分,共5分)

七、应用题(本大题共1小题 ,共10分)

1.

传感器原理及应用

温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等,下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工艺都要依靠温度来实现,温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述,并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多,热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC),也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中,热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高,但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的,但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25),该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比,通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例,25℃时阻值为10KΩ的电阻,在0℃时电阻为28.1KΩ,60℃时电阻为4.086KΩ;与此类似,25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线,可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量,但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值,可以用这个曲线来估计,也可以直接计算出电阻值,计算公式如下: 这里T指开氏绝对温度,A、B、C、D是常数,根据热敏电阻的特性而各有不同,这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围,用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同,误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换,用于不能进行现场调节的场合,例如一台仪器,用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准,这种热敏电阻比普通的精度要高很多,也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压,一般它与ADC的参考电压一致,因此如果ADC的参考电压是5V,Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压,其阻值变化使得节点处的电压也产生变化,该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。

《传感器原理与应用习题解答》

第1章传感器的技术基础 1.传感器的定义是什么? 答:传感器最早来自于“sensor”一词,就是感觉的意思。随着传感器技术的发展,在工程技术领域中,传感器被认为是生物体的工程模拟物。而且要求传感器不但要对被测量敏感,还要就有把它对被测量的响应传送出去的功能,也就是说真正实现能“感”到,会“传”到的功能。 传感器是获取信息的一种装置,其定义可分为广义和狭义两种。广义定义的传感器是指那些能感受外界信息并按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。这里的“可用信号”是指便于处理、传输的信号,一般为电信号,如电压、电流、电阻、电容、频率等。狭义定义的传感器是指将外界信息按一定规律转换成电量的装置才叫传感器。 按照国家标准GB7665—87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。 国际电工委员会(IEC)将传感器定义为:传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号。美国测量协会又将传感器定义为“对应于特定被测量提供有效电信号输出的器件”。传感器也称为变换器、换能器或探测器。如前所述.感受被测量、并将被测量转换为易于测量、传输和处理的信号的装置或器件称为传感器。 2.简述传感器的主要分类方法。 答:(1)据传感器与外界信息和变换效应的工作原理,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。 (2)按输入信息分类。传感器按输入量分类有力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器

常用的五类光纤传感器基本原理解析

常用的五类光纤传感器基本原理解析 根据被调制的光波的性质参数不同,这两类光纤传感器都可再分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、频率调制光纤传感器、偏振态调制光纤传感器和波长调制光纤传感器。 1)强度调制型光纤传感器 基本原理是待测物理量引起光纤中传输光光强的变化,通过检测光强的变化实现对待测量的测量。恒定光源发出的强度为I的光注入传感头,在传感头内,光在被测信号的作用下其强度发生了变化,即受到了外场的调制,使得输出光强的包络线与被测信号的形状一样,光电探测器测出的输出电流也作同样的调制,信号处理电路再检测出调制信号,就得到了被测信号。 这类传感器的优点是结构简单、成本低、容易实现,因此开发应用的比较早,现在已经成功的应用在位移、压力、表面粗糙度、加速度、间隙、力、液位、振动、辐射等的测量。强度调制的方式很多,大致可分为反射式强度调制、透射式强度调制、光模式强度调制以及折射率和吸收系数强度调制等等。一般反射式强度调制、透射式强度调制、折射率强度调制称为外调制式,光模式称为内调制式。但是由于原理的限制,它易受光源波动和连接器损耗变化等的影响,因此这种传感器只能用于干扰源较小的场合。 2)相位调制型光纤传感器 基本原理是:在被测能量场的作用下,光纤内的光波的相位发生变化,再用干涉测量技术将相位的变化转换成光强的变化,从而检测到待测的物理量。相位调制型光纤传感器的优点是具有极高的灵敏度,动态测量范围大,同时响应速度也快,其缺点是对光源要求比较高同时对检测系统的精密度要求也比较高,因此成本相应较高。 目前主要的应用领域为:利用光弹效应的声、压力或振动传感器;利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器;利用电致伸缩的电场、电压传感器;利用赛格纳克效应的旋转角速度传感器(光纤陀螺)等。

《传感器原理及应用》课后答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器?(传感器定义) 解:能够感受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,通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用? 解:传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系,所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种:静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性,它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性,它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成?说明各部分的作用。 解:传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中,敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分,调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分,如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意 义?动态参数有那些?应如何选择? 解:在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。意义略(见书中)。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等,应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器,在输入量变化5mm时,输出电压变化为300mV,求其灵敏度。 解:其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0.2mV/℃、

传感器原理与应用作业参考答案

《传感器原理与应用》作业参考答案 作业一 1.传感器有哪些组成部分在检测过程中各起什么作用 答:传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是:敏感元件是在传感器中直接感受被测量,并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件,如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件,如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 2.传感器有哪些分类方法各有哪些传感器 答:按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器;按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等;按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式;按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 3.测量误差是如何分类的 答:按表示方法分有绝对误差和相对误差;按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用 答:弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位,是检测系统的基本元件,它能直接感受被测物理量(如力、位移、速度、压力等)的变化,进而将其转化为本身的应变或位移,然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 5.弹性敏感元件有哪几种基本形式各有什么用途和特点 答:弹性敏感元件形式上基本分成两大类,即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小,因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多,在同样的截面积下,轴的直径可加大数倍,这样可提高轴的抗弯能力,但其过载能力相对弱,载荷较大时会产生较明显的桶形形变,使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构,圆环受力后容易变形,所以它的灵敏度较高,多用于测量较小的力,缺点是圆环加工困难,环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单,易于加工,输出位移(或应变)大,灵敏度高,所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移,且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比,其刚度较大,灵敏度较小,但过载能力强,常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏,因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 作业二 1.何谓电阻式传感器它主要分成哪几种 答:电阻式传感器是将被测量转换成电阻值,再经相应测量电路处理后,在显示器记录仪上显示或记

温度传感器原理

一、温度传感器热电阻的应用原理 温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。 1.温度传感器热电阻测温原理及材料 温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。 2.温度传感器热电阻的结构

(1)精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表2-1-11。从温度传感器热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的,因此,温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制,有关具体内容参见本篇第三章第一节. (2)铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,如图2-1-7所示,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。 与普通型温度传感器热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。

(3)端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面,其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 (4)隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 3.温度传感器热电阻测温系统的组成 温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点: ①温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致

传感器原理与应用复习题及答案【精选】

《传感器原理与应用》试题及答案 一、名词解释 1.传感器2.传感器的线性度3.传感器的灵敏度4.传感器的迟滞5.绝对误差6.系统误差7.弹性滞后8.弹性后效9.应变效应10.压电效应11.霍尔效应12.热电效应13.光电效应14.莫尔条纹15.细分 二、填空题 1.传感器通常由、、三部分组成。 2.按工作原理可以分为、、、。 3.按输出量形类可分为、、。 4.误差按出现的规律分、、。 5.对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 6.传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下,允许超过的能力。 7.传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式,向方向发展。 8.已知某传感器的灵敏度为K0,且灵敏度变化量为△K0,则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs= 。 9.为了测得比栅距W更小的位移量,光栅传感器要采用技术。 10.在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中,利用孔的透光面积表示扭矩大小,透光面积减小,则表明扭矩。 11.电容式压力传感器是变型的。 12.一个半导体应变片的灵敏系数为180,半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为Pa-1。 13.图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 14.热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。 15.若测量系统无接地点时,屏蔽导体应连接到信号源的。 16.目前应用于压电式传感器中的压电材料通常有、、。 17.根据电容式传感器的工作原理,电容式传感器有、、三种基本类型 18.热敏电阻按其对温度的不同反应可分为三类、、。 19.光电效应根据产生结果的不同,通常可分为、、三种类型。 20.传感器的灵敏度是指稳态标准条件下,输出与输入 的比值。对线性传感器来说,其灵敏度是。 21.用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器,按用途划分用应变式传感器、应变式传感器等(任填两个)。 22.采用热电阻作为测量温度的元件是将的测量转换为的测量。23.单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、和可沿线圈轴向

光纤传感中的光学原理及效应

第1章:光纤传感中的光学原理及效应 光学反射原理 分为镜面反射和漫反射 镜面反射和漫反射情况 基于反射原理的光纤传感器结构简单、工作可靠、成本低廉。主要应用于位移测量,振动测量,压力测量,浓度测量和液位测量。 光学折射原理

光学吸收原理 选择吸收:介质对某些波长的光的吸收特别显著 郎伯比尔(Lambert-Beer)定律: Lambert-Beer 定律是吸收光度法的基本定律,表示物质对某一单色光吸收的强弱与吸光物质浓度和厚度间的关系。 当气体浓度、光程均很小的时候,可以近似为: 光学多普勒效应 θ cos 11f f 02 20 0c u c u -= 雷达测速仪 检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波,通常是红外线,同时测量反射波的频率,根据

反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度.装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁,在测速的同时把车辆牌号拍摄下来,并把测得的速度自动打印在照片上。 声光效应 超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变,该应变随时间和空间作周期性变化,使介质出现疏密相间的现象,如同一个相位光栅 。当光通过这一受到超声波扰动的介质时就会发生衍射现象,这种现象称之为声光效应。 利用声光衍射效应制成的器件,称为声光器件。声光器件能快速有效地控制激光束的强度、方向和频率,还可把电信号实时转换 为光信号。此外,声光衍射还是探测材料声学性质的主要手段。 主要用途有:制作声光调制器件,制作声光偏转器件,声光调Q 开关,可调谐滤光器,在光信号处理和集成光通讯方面的应用。 磁光效应 具有固有磁矩的物质在外磁场的作用下,电磁特性发生变化,因而使得光波在其内部传输特性也发生变化的现象。 A 、法拉第效应:当线偏振光沿磁场方向通过置于磁场中的磁光介质时,其偏振面发生旋转的现象,对于给定的介质,偏振面旋转角度=介质长度×磁场强度×维厄德系数 B 、磁光克尔效应:指一束线偏振光在磁化了的介质表面反射时,反射光将是椭圆偏振光,而且以椭圆的长轴为标志的“偏振面”相对于入射偏振光的偏振面旋转了一定的角度。 分类: ①极化克尔效应,即磁化强度M 与介质表面垂直时的克尔效应,应用于磁光存储技术中 ②横向克尔效应:M 既平行于介质表面,但垂直于光的入射面 ③纵向克尔效应:M 既平行于介质表面,又平行于光的入射面 C 、磁致线双折射效应:某些由各向异性分子组成的介质,在不加磁场时表现为各向同性,加上足够强的外磁场时,分子磁矩受到了力的作用,各分子对外磁场有了一定的取向,使介质宏观上呈现各向异性,当光以不同于磁场方向通过这样的介质时,就会出现双折射现象。 电光效应 电光效应:指某些晶体的折射率因外加电场而发生变化的一种效应,当光波通过此介质时,其传输特性就受到影响而改变。 +++=20bE aE n n (6-3) 在上式中, aE 是一次项,由该项引起的折射率变化,称为线性电光效应或泡克耳斯(Pockels )效

传感器原理及应用习题答案

2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计,其横向效应系数分别为5%和3%,欲用来测量泊松比μ=0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问:应选用哪一种应变计?为什么? 答:应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρεμd R dR x ++=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分(相对较大)加上电阻率随应变而变的部分(相对较小)。一般金属μ≈0.3,因此(1+2μ)≈1.6;后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例,C ≈1,C(1-2μ)≈0.4,所以此时K0=Km ≈2.0。显然,金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看,栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下,引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=7.8g/cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变,要求测量精度不低于0.5%。试确定构件的最大应变频率限。 答:机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄,可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时,就会有时间的迟后。应变计的这种响应 迟后对动态(高频)应变测量,尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢构件中传播的速度; 又知道声波在该钢构件中的传播速度为: kg m m N E 33 6211108.710/102--????==ρν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.910242 28?=???=; 可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||634max =???==-π。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件? 现用一等强度梁:有效长l =150mm ,固 支处宽b=18mm ,厚h=5mm ,弹性模量E=2×105N/mm 2,贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计,并接入四 等臂差动电桥构成称重传感器。试问: 1)悬臂梁上如何布片?又如何接桥?为什么? 2)当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为多少? 答:当力F 作用在弹性臂梁自由端时,悬臂梁产生变形,在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当,极性相反,若分别粘贴应变片R 1 、R 4 和R 2 、R 3 ,并接成差动电桥,则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变 E h b Fl x 206=ε不随应变片粘贴位置变化。 1)、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时,R1、R4受拉伸力作用,阻值增大,R2、R3受压,阻值减小,使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2)、当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为: 计算如下: 由公式:o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算F =33.3N ; 1牛顿=0.102千克力;所以,F=3.4Kg 。此处注意:F=m*g ;即力=质量*重力加速度;1N=1Kg*9.8m/s 2. 力的单位是牛顿(N )和质量的单位是Kg ;所以称得的重量应该是3.4Kg 。

传感器原理与应用习题及答案

《第一章传感器的一般特性》 1 试绘制转速和输出电压的关系曲线,并确定: 1)该测速发电机的灵敏度。 2)该测速发电机的线性度。 2.已知一热电偶的时间常数τ=10s,若用它来测量一台炉子的温度,炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动,周期为80s,静态灵敏度k=1,试求该热电偶输出的最大值和最小值,以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。 3.用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号,问幅值误差为多少? 4.若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试,如幅值误差要求限制在5%以内,则时间常数应取多少?若在该时间常数下,同一传感器作50Hz正弦信号的测试,这时的幅值误差和相角有多大? 5.已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz,阻尼比ξ=0.1,若要求传感器的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围。 6.某压力传感器属于二阶系统,其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后,试求其幅值误差和相位滞后。 《第二章应变式传感器》 1.假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%,试确定该应变计的灵敏系数。又若在使用该应变计的过程中,采用的灵敏系数为 1.9,试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。 2.如下图所示的系统中:①当F=0和热源移开时,R l=R2=R3=R4,及U0=0;②各应变片的灵敏系数皆为+2.0,且其电阻温度系数为正值;③梁的弹性模量随温度增加而减小;④应变片的热膨胀系数比梁的大;⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。 在时间t=0时,在梁的自由端加上一向上的力,然后维持不变,在振荡消失之后,在一稍后的时间t1打开辐射源,然后就一直开着,试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状,并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。

《传感器原理与应用》综合练习答案(期末考试)

《传感器原理与应用》综合练习 一、填空题 1.热电偶中热电势的大小仅与金属的性质、接触点温度有关,而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。 2.按热电偶本身结构划分,有普通热电偶、铠装热电偶、微型热电偶。3.热电偶冷端电桥补偿电路中,当冷端温度变化时,由不平衡电桥提供一个电位差随冷端温度变化的附加电势,使热电偶回路的输出不随冷端温度的变化而改变,达到自动补偿的目的。 4.硒光电池的光谱峰值与人类相近,它的入射光波长与人类正常视觉的也相近,因而应用较广。 5.硅光电池的光电特性中,光照度与其短路电流呈线性关系。 6.压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。 7.压电陶瓷是人工制造的多晶体,是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己极化方向。经过极化过的压电陶瓷才具有压电效应。 8.压电陶瓷的压电常数比石英晶体大得多。但石英晶体具有很多优点,尤其是其它压电材料无法比的。 9.压电式传感器具有体积小、结构简单等优点,但不能测量频率小的被测量。特别不能测量静态量。 10.霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦茨力作用发生位移的结果。 11.霍尔元件是N型半导体制成扁平长方体,扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。一对叫激励电极用于引入激励电流;另一对叫霍尔电极,用于引出霍尔电势。 12.减小霍尔元件温度误差的措施有:(1)利用输入回路的串联电阻减小由输入电阻随温度变化;引起的误差。(2)激励电极采用恒流源,减小由于灵敏度随温度变化引起的误差。 13.霍尔式传感器基本上包括两部分:一部分是弹性元件,将感受的非电量转换成磁物理量的变化;另一部分是霍尔元件和测量电路。 14.磁电式传感器是利用霍尔效应原理将磁参量转换成感应电动势信号输出。 15.变磁通磁电式传感器,通常将齿轮的齿(槽)作为磁路的一部分。当齿轮转动时,引起磁路中,线圈感应电动势输出。 16.热敏电阻正是利用半导体的数目随着温度变化而变化的特性制成的热敏感元件。 17.热敏电阻与金属热电阻的差别在于,它是利用半导体的电阻随温度变化阻值变化的特点制成的一种热敏元件。 18.热敏电阻的阻值与温度之间的关系称为热敏电阻的。它是热敏电阻测温的基础。 19.热敏电阻的基本类型有:负温度系数缓变型、正温度系数剧变型、临界温度型。 20.正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻不能用于温度范围的温度控制,而在某一温度范围内的温度控制中却是十分优良的。 21.正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻属于型,适用于温度监测和温度控制。

传感器原理及应用试题库

一:填空题(每空1分) 1.依据传感器的工作原理,传感器分敏感元件,转换元件, 测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件,根据光电效应可以分为 外光电效应,光电效应,热释电效应三种。 4.亮电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应,可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系,在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型,其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管部接线方式: U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为:传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比,用公式表示k(x)=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同,线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最

小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同,将应变计分为金属式和半导体式两大 类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。 14.应变传感器设计过程中,通常需要考虑温度补偿,温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下,电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应,入 射光强改变物质导电率的物理现象称为光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系,与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr(f)=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是:能够感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量,可分为模拟量传感器和数字量传感器 23.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为:k(x)=输出量的变化值/输入量的变 化值=△y/△x 24.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有:有一定的粘贴强度;能准确传递应变;

智能温度传感器原理与应用

智能温度传感器原理与应用 论文摘要】DS18B20是DALLAS公司生产的单线数字温度传感器,他具有独特的单线总线接口方式。文章详细的介绍了单线数治露却 衅鱀S18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计,具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量,并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电,而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进,给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 1DS18B20简介 (1)独特的单线接口方式:DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 (2)在使用中不需要任何外围元件。 (3)可用数据线供电,电压范围:+3.0~ +5.5 V。 (4)测温范围:-55 ~+125 ℃。固有测温分辨率为0.5 ℃。 (5)通过编程可实现9~12位的数字读数方式。 (6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。 (7)支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点测温。 (8)负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。 2DS18B20的内部结构 DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装,其内部结构框图如图1所示。 (1) 64 b闪速ROM的结构如下:

光纤式传感器

光纤式传感器 传感技术与计算机技术、通讯技术被称为信息产业三大支柱技术, 是组成现代信息化技术的基础。世界各大强国均将传感器技术视为国家科技发展战略中的重要组成部分, 作为国家重点发展的领域之一。光纤传感器主要有传感型和传光型两大类, 两类传感器在传感原理上均可分为光强调制、相位调制、偏振态调制及波长调制不同形式, 由此构成不同的传感器。迄今业已证实, 被光纤传感器敏感的物理量有 70多种, 与传统的传感器相比, 光纤传感器有灵敏度高、重量轻和体积小、多用途、对介质影响小、抗电磁干扰和耐腐蚀且本质安全、易于组网等特点, 使其近年来在航天航空、国防、能源电力、医疗和环保、石油化工、食品加工、土木工程等领域的应用得到了迅速发展。表 1 为光纤传感器对参数测定的原理及主要方式。 一、光纤传感器的基本原理及组成 光纤传感器由光源、敏感元件、光探测器、信号处理器系统以及光纤等组成。光纤传感器的基本原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测量参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长频率、相位偏振态等)发生变化,成为被调制的信号光,再经过光纤送入光探测器,经解调器解调后,获得被测参数。 1.1强度调制光纤传感器 强度调制光纤传感器的基本原理是:待测物理量引起光纤中传输光的光强变化,通过检测光强的变化实现对待测量的测量。待测量作用于光纤敏感元件,使通过光纤的光强发生变化。设输入光强为恒量Iin,输出光强为Iout,即待测量对光纤中的光强度产生调制。可

直接连接光探测器变成电信号(即调制的强度包括电信号)。 1.2相位调制光纤传感器 相位调制光纤传感器的基本原理是:通过被测能量场的作用,使光纤内传输的光波相位发生变化,再用干涉测量技术把相位变化转换为光强变化,从而检测出待测的物理量。所有能够影响光纤长度、折射率和内部应力的被测量都会引起相位变化,如应力应变温度和磁场等外界物理量。但是,目前的各类光探测器都不能探测敏感光的相位变化,必须采用干涉测量技术,才能实现对外界物理量的检测。与其他调制方式相比,相位调制技术由于采用干涉技术而具有很高的检测灵敏度。常用的干涉仪有四种:迈克尔逊、马赫-琴特、法布里-珀罗和萨格耐克。它们的共同点是:光源发出的光都要分成两束或更多束的光,沿不同的路径传播后,分离的光束又重新汇合,产生干涉现象。

(完整版)传感器原理及应用试题库(已做)

:填空题(每空1分) 1.依据传感器的工作原理,传感器分敏感元件,转换元件 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应,可米用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3. 根据热敏电阻的三种类型,其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器 4. 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为:传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比,用公式表示 k (x)=△ y△ x。 5. 线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同,线性度分为理论线性度、端 基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性 度。 6. 根据敏感元件材料的不同,将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7. 应变传感器设计过程中,通常需要考虑温度补偿,温度补偿的方法电桥补偿法、 计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8. 应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9. 传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10. 国家标准GB7665--87对传感器下的定义是:能够感受规定的被测量并按照一定 的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。11. 传感器按输出量是模拟量还是数字量, 可分为模拟量传感器和数字量传感器12. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为:心)=输出量的变化值/输入量的变化 值=△ y/ △ x 13. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有:有一定的粘贴强度;能准确传递应变;蠕 变小;机械滞后小;耐疲劳性好;具有足够的稳定性能:对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用;有适当的储存期;应有较大的温度适用范围。 14. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园,可以将传感器分成三大类:物理传 感器,化学传感器,生物传感器。

单线数字温度传感器DSB原理及其应用

单线数字温度传感器DS18B20原理及其应用 DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持"一线总线"接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822 "一线总线"数字化温度传感器同DS1820一样,DS18B20也支持"一线总线"接口,测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C 。现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同,新的产品支持3V~5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜,体积更小。DS18B2 0、DS1822 的特性DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5°C。可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的!性能价格比也非常出色!DS1822与DS18B20软件兼容,是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM,精度降低为±2°C,适用于对性能要求不高,成本控制严格的应用,是经济型产品。继"一线总线"的早期产品后,DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择,让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。 1. DS18B20的新性能 (1) 可用数据线供电,电压范围:3.0~5.5V; (2) 测温范围:-55~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃; (3) 可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃; (4) 12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字; (5) 负压特性:电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。 2. DS18B20的外形和内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: 图(1)DS18B20外形图 引脚定义: (1) DQ为数字信号输入/输出端; (2) GND为电源地;

最新传感器原理与应用习题解答》

传感器原理与应用习 题解答》

第1章传感器的技术基础 1.传感器的定义是什么? 答:传感器最早来自于“sensor”一词,就是感觉的意思。随着传感器技术的发展,在工程技术领域中,传感器被认为是生物体的工程模拟物。而且要求传感器不但要对被测量敏感,还要就有把它对被测量的响应传送出去的功能,也就是说真正实现能“感”到,会“传”到的功能。 传感器是获取信息的一种装置,其定义可分为广义和狭义两种。广义定义的传感器是指那些能感受外界信息并按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。这里的“可用信号”是指便于处理、传输的信号,一般为电信号,如电压、电流、电阻、电容、频率等。狭义定义的传感器是指将外界信息按一定规律转换成电量的装置才叫传感器。 按照国家标准GB7665—87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。 国际电工委员会(IEC)将传感器定义为:传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号。美国测量协会又将传感器定义为“对应于特定被测量提供有效电信号输出的器件”。传感器也称为变换器、换能器或探测器。如前所述.感受被测量、并将被测量转换为易于测量、传输和处理的信号的装置或器件称为传感器。 2.简述传感器的主要分类方法。 答:(1)据传感器与外界信息和变换效应的工作原理,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。

(2)按输入信息分类。传感器按输入量分类有力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器等。这种分类对传感器的应用很方便。 (3)按应用范围分类。根据传感器的应用范围的不同,通常分为工业用、民用、科研用、医用、军用传感器等。按具体使用场合,还可分为汽车用、舰船用、航空航天用传感器等。如果根据使用目的的不同,还可分为计测用、监测用、检查用、控制用、分析用传感器等。 3.传感器主要由哪些部分组成?并简单介绍各个组成部分。 答:传感器的核心部件是敏感元件,它是传感器中用来感知外界信息和转换成有用信息的元件。传感器一般由敏感元件、传感元件和基本转换电路三部分组成。 图1-1传感器的组成 (1)敏感元件直接感受被测量,并以确定的关系输出某一物理量。 (2)传感元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量或电量。 (3)基本转换电路将电路参数转换成便于测量的电量。基本转换电路的类型又与不同的工作原理的传感器有关。因此常把基本转换电路作为传感器的组成环节之一。 4.传感器的静态特性的参数主要有哪些? 答:表征传感器的静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辨力和迟滞、重复性、稳定性、漂移、阈值等。 5.传感器未来发展的方向主要有哪些? 答:(1)开发新材料

光纤传感中的光学原理及效应概论

第1 章:光纤传感中的光学原理及效应 1.1光学反射原理 分为镜面反射和漫反射 基于反射原理的光纤传感器结构简单、工作可靠、成本低廉。主要应用于位移测量,振动测量,压力测量,浓度测量和液位测量。 1.2光学折射原理 镜面反射和漫反射情况

1.3光学吸收原理 选择吸收:介质对某些波长的光的吸收特别显著 郎伯比尔(Lambert-Beer)定律: Lambert-Beer定律是吸收光度法的基本定律,表示物质对某一单色光吸收的强弱与吸光物质浓度和厚度间的关系。 当气体浓度、光程均很小的时候,可以近似为: 1.4光学多普勒效应 θ cos 1 1 f f 2 2 c u c u - = 雷达测速仪 检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波,通常是红外线,同时测量反射波的频率,根据

反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度.装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁,在测速的同时把车辆牌号拍摄下来,并把测得的速度自动打印在照片上。 1.5声光效应 超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变,该应变随时间和空间作周期性变化,使介质出现疏密相间的现象,如同一个相位光栅 。当光通过这一受到超声波扰动的介质时就会发生衍射现象,这种现象称之为声光效应。 利用声光衍射效应制成的器件,称为声光器件。声光器件能快速有效地控制激光束的强度、方向和频率,还可把电信号实时转换 为光信号。此外,声光衍射还是探测材料声学性质的主要手段。 主要用途有:制作声光调制器件,制作声光偏转器件,声光调Q 开关,可调谐滤光器,在光信号处理和集成光通讯方面的应用。 1.6磁光效应 具有固有磁矩的物质在外磁场的作用下,电磁特性发生变化,因而使得光波在其内部传输特性也发生变化的现象。 A 、法拉第效应:当线偏振光沿磁场方向通过置于磁场中的磁光介质时,其偏振面发生旋转的现象,对于给定的介质,偏振面旋转角度=介质长度×磁场强度×维厄德系数 B 、磁光克尔效应:指一束线偏振光在磁化了的介质表面反射时,反射光将是椭圆偏振光,而且以椭圆的长轴为标志的“偏振面”相对于入射偏振光的偏振面旋转了一定的角度。 分类: ①极化克尔效应,即磁化强度M 与介质表面垂直时的克尔效应,应用于磁光存储技术中 ②横向克尔效应:M 既平行于介质表面,但垂直于光的入射面 ③纵向克尔效应:M 既平行于介质表面,又平行于光的入射面 C 、磁致线双折射效应:某些由各向异性分子组成的介质,在不加磁场时表现为各向同性,加上足够强的外磁场时,分子磁矩受到了力的作用,各分子对外磁场有了一定的取向,使介质宏观上呈现各向异性,当光以不同于磁场方向通过这样的介质时,就会出现双折射现象。 1.7电光效应 电光效应:指某些晶体的折射率因外加电场而发生变化的一种效应,当光波通过此介质时,其传输特性就受到影响而改变。 +++=20bE aE n n (6-3) 在上式中, a E 是一次项,由该项引起的折射率变化,称为线性电光效应或泡克耳斯(Pockels )效

相关文档
相关文档 最新文档