【传感器原理与应用】
传感器是现代科技中的关键部件，它能够将物理量、化学量或生物量等非电学量转化为可测量的电信号。本试卷涉及的内容主要集中在传感器的基本原理、分类以及常见传感器的应用。
1. **压电式传感器**：石英晶体因其压电效应，当受到压力作用时，会在晶面上产生电荷。这种电荷量与作用在晶面上的压强成正比，但并不依赖于晶片的几何尺寸和面积。压电传感器广泛用于力、压力、加速度等物理量的测量。
2. **互感式传感器（差动变压器）**：互感式传感器基于变压器原理，通过改变线圈间的互感来转换非电量。它的次级绕组采用同名端反向连接，形成差动结构，可以提高信号的线性和抗干扰能力，常用于位移、振动等测量。
3. **闭磁路变隙式电感传感器**：这类传感器的核心是衔铁与被测物体相连，当物体移动，导致磁路中气隙尺寸变化，进而影响磁阻，改变电感。电感的变化可以反映物体位移的信息，适用于位移、距离等测量。
4. **电阻应变片**：电阻应变片是一种常见的力学传感器，能将结构的应变转换为电阻变化。材料的应变会直接影响其电阻值，从而测量物体的应力、应变或力。
5. **影响应变灵敏系数的因素**：金属导电材料的应变灵敏系数K主要受材料几何尺寸变化的影响。例如，当材料受到应力作用时，其长度、宽度和厚度的变化会改变电阻率，从而影响K值。
**选择题解析**：
1. 电阻应变片的线路温度补偿方法包括：差动电桥补偿法、补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法和恒流源温度补偿电路法。这些方法能抵消环境温度变化对电阻应变片阻值的影响。
2. 电阻应变片最常见的初始电阻值是120Ω。
3. 应变式传感器通常用于测量速度、加速度和压力。温度测量通常使用热电偶或热敏电阻。
4. 当变间隙式电容传感器两极板间距离增大时，灵敏度减小，而非线性误差减小。这是因为间距增加导致电容变化率降低，影响传感器响应。
5. 光电效应是指在光线照射下，半导体的电导率增加的现象，这可能是由于外光电效应或光导效应。外光电效应涉及电子从物质内部逸出，而光导效应则涉及光照导致的载流子浓度增加，进而影响电导率。
**问答题解析**：
1. 1/2桥（半桥差动电桥）结构能提高灵敏度并减小非线性误差的原因在于，它利用了相邻臂电阻变化相反的特性。当一个应变片受拉伸，另一个应变片受压缩时，两者产生的电阻变化相互抵消，仅留下差分信号，这样可以极大地提高测量精度。平衡条件为R1=R2，R3=R4，此时无输出电压。在实际应用中，半桥差动电桥的输出电压Vout与应变片的电阻变化成正比，即Vout=(R1-R2)/(R1+R2)×Vi，其中Vi是激励电压。
