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1、6.3 简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。答：一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感应强度为磁场磁场方向垂直于薄片中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh。这种现象称为霍尔效应。霍尔组件多用N型半导体材料，且比拟薄。霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、巩固、频率响应宽、动态范围输出电势变化大、无触点，使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。7.1 什么是光电效应？| 答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸
2、收光子能量而发生相应的电效应如电阻率变化、发射电子或产生电动势等。这种现象称为光电效应。7.2 光纤损耗是如何产生的？它对光纤传感器有哪些影响？答：吸收性损耗：吸收损耗与组成光纤的材料的中子受激和分子共振有关，当光的频率与分子的振动频率接近或相等时，会发生共振，并大量吸收光能量，引起能量损耗。散射性损耗：是由于材料密度的微观变化、成分起伏，以及在制造过程中产生的结构上的不均匀性或缺陷引起。一局部光就会散射到各个方向去，不能传输到终点，从而造成散射性损耗。辐射性损耗：当光纤受到具有一定曲率半径的弯曲时，就会产生辐射磁粒。a弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲b微弯曲：当把光纤组合成光缆时，可能使光纤的
3、轴线产生随机性的微曲。7.3 光导纤维为什么能够导光？光导纤维有哪些优点？光纤式传感器中光纤的主要优点有哪些？答：功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的波导，而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。7.4 论述CCD的工作原理。答：CCD是一种半导体器件，在N型或P型硅衬底上生长一层很薄的SiO2，再在SiO2薄层上依次序沉积金属电极，这种规那么排列的MOS电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的上下反映该光敏元受光的强弱
4、，输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。3 温湿度监控系统高继森介绍的温湿度监控系统是利用单片机和微机技术对分布在不同位置上的温湿度进行检测，并且对各个位置的机械通风实现计算机自动控制，在不增加硬件的前提下，利用软件方法扩展串行通信口，提高了系统的可靠性。整个系统具有功能强、精度高、易于扩充、作用范围大等特点。该系统是在每一个独立的位置上设置一个单片机系统对温度和湿度进行检测，并可进行机械通风的计算机控制，再把各分散位置上的单片机系统联接起来，由一个主计算机进行监视，组成了一个多机系统。该系统采用了主从式的网络结构，但所使用的PC机不具备与8098单片机串口的多机通信功
5、能，所以设置了1台由8098单片机构成的通信计算机，将各个独立位置上的单片机8098同时机连接起来，如图3所示。系统中湿度值的检测通过MSC-1型微孔陶瓷湿敏元件来实现，其电路设计的优点是输出电压与方波信号的峰值成正比，有效地消除了振荡器占空比漂移的影响，提高了测试的精度和稳定性。温度检测采用MF53-1型热敏电阻，是负温度系数传感器，由温度的变化引起传感器比值的变化，经模拟开关网络接人桥式采样电路造成电桥不平衡，这一不平衡信号经后级直流放大后变成05V的标准电压信号，送至8098单片机的另一A/D通道。该系统可以用于温湿度缓慢变化的场合，并且在网络上传输的数据只是检测数据，而真正通风控制是由
6、单片机独立地在远端自我完成的，并不依赖于主机的控制，其与主机的联系是松散的。当主机关机时，单片机仍可正常工作，寻找适当的通风时机。该系统使用方便、功能完善，可以提高工作效率和精度。但是，8098单片机只有一个串行通信端口，而通信计算机既要与主机通信，又要与分机通信，所以必须要求有两个串行通信端口，系统利用8098单片机的高速输入和高速输出通道，采用软件编程来构成另一个串行通信口，这样使编程更为复杂化，极大地增加了软件的工作量。4 智能数字式温度测量报警系统该智能数字式温度测量报警系统阳是邓重一设计的。它采用温度传感器AD7417，转换速率快；同时带有IIC总线接口，进行读、写操作非常方便。系统
7、组成如图4所示，其由4个外接的温度传感器及一个内部温度传感器、多通道温度传感器控制芯片、显示器、键盘电路、报警电路、抗干扰电路、单片机、通信接口及上位机组成。温度量经传感器转为电信号后，经过温度控制电路交微处理器处理，最后将温度值显示并存储出来。通过键盘可以控制数据的回放，且该系统采用AD7417型5通道精密智能温度传感器集成电路，内部包括这可以通过接口与上位机进行通信，本系统具有超温报警功能。样几局部：一是内置温、功能强大等特度信息化的时代，以单片机为核心的温湿度控制系统已不能适应现代自动化生产、源：?农机化研究?度传感器；二是2.5V基准电压源Uref；三是多路转换器；四是逐次逼近型A/D
8、转换器；五是内基准转换开关(SWI)完成内、外基准的转换；六是数据比拟器、数据输出电路、IIC接口、故障排队计数器电路完成对数据的传输、处理等工作；七是内部有7个存放器。该系统具有数字化输出、可测量远距离点温度、微型化、微功耗、测量精度高点。同时，可测量5路温度参数，报警温度值设置方便。由于有先进的看门狗电路，加之AD7417内部的故障排队计数器电路，所以它的抗干扰能力强，性能可靠，但由于硬件电路复杂，这给系统的调试带来了一定的困难。3.1.2传感器选择本系统采用DALLAS 半导体公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20 采集温度数据，DS18B20 属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。3.2单片机控制模块控制模块是整个设计方案的核心，它控制了温度的采集、处理与显示、温度值的设定与温度越限时控制电路的启动。本控制模块由单片机AT89S51 及其外围电路组成4.1主程序流程图温度控制程序的设计应考虑如下：1键盘扫描、键码识别和温度显示；2炉温采样；3数据处理；4越限报警和处理。系统流程图如图9 所示。
