简述核聚变的原理及应用前景

简述核聚变的原理及应用前景

龚炜（1143022064）

摘要：核聚变是指由质量轻的原子（主要是指氢的同位素氘和氚）在超高温条件下，发生原子核互相聚合作用，生成较重的原子核（氦），并释放出巨大的能量。释放的这些能量中很少的一部分用来维持聚变反应的继续进行，剩余的大部分能量将以热能的形式释放。我们研究核聚变反应很大程度上就是为了利用这剩余的能量。这些能量可以用于发电作动力源等。

关键词：核聚变原理应用危害

引言：人类社会进入高数发展的21世纪，对能源的需求将进一步增加。因为人类社会的发展是建立在能源消耗的基础上的，和能源技术的进步分不开，人类依赖能源而生存。据有关部门统计，人类从公元1年到公元1850年期间总共消耗7.4Q；从1850-1950年期间能量消耗为9Q；从1950-2000年期间能量消耗为11Q；预计2000-2050年将耗能61Q。面对日益加剧的能源消耗，而且常用的石油、天然气、煤炭等能源有限且对环境的污染较大。因此人类迫切需要一种储量大且对环境破坏小的能源，于是人类发现了聚变能。从此核聚变的研究竞相出现。

正文：核聚变的原理

主要原理：在标准的地面温度下，物质的原子核彼此靠近的程度只能达到原子的电子壳层

核聚变微观示意图

所允许的程度。因此，原子相互作用中只是电子壳层相互影响。带有同性正电荷的原子核间的斥力阻止它们彼此接近，结果原子核没能发生碰撞而不发生核反应。要使参加聚变反应的原子核必须具有足够的动能，才能克服这一斥力而彼此靠近。提高反应物质的温度，就可增大原子核动能。

反应条件：聚变反应需要高温，一个聚变反应释放出的能量很少，也是放出一些中子，这种小规模的核聚变反应还是可以借助人为的方法避开高温获得的，但如果要是大量的，就必须热核反应，使聚变反应变成一个自持的反应，就是自己维持自己的反应，就像烧火一样，煤要烧起来的话，一部分燃烧了，这部分燃烧产生的能量又影响到另外一部分温度提高了，另一部分又燃烧了，能量越多，煤燃起来的就越来越旺。聚变也是同样的性质，一个聚变了之后，能够放出一些中子，同时也产生一些能量，靠本身的聚变提供热的能量，维持温度。但这个温度要维持到一个很高的温度才能够维持热核聚变反应，温度要达到好几百万个摄氏度才能发生聚变反应，当少于这个温度的时候，聚变一会儿就熄灭了，就像烧火一样，火烧的不旺一会儿就了。这么高的高温，人为和其他的办法很难达到，只有靠原子核的裂变。聚变有一个好处就是没有核污染，而裂变有核污染。

即将发生核聚变反应

物理解释：物质由分子构成，分子由原子构成，原子中的原子核又由质子和中子构成，原子核外包覆与质子数量相等的电子。质子带正电，中子不带电。电子受原子核中正电的吸引，在"轨道"上围绕原子核旋转。不同元素的电子、质子数量也不同，如氢和氢同位素只有1个质子和1个电子，铀是天然元素中最重的原子，有92个质子和92个电子。

核聚变是指由质量轻的原子（主要是指氢的同位素氘和氚）在超高温条件下，发生原子核互相聚合作用，生成较重的原子核（氦），并释放出巨大的能量。1千克氘全部聚变释放的能量相当11000吨煤炭。

其实，利用轻核聚变原理，人类早已实现了氘氚核聚变---氢弹爆炸，但氢弹是不可控制的爆炸性核聚变，瞬间能量释放只能给人类带来灾难。如果能让核聚变反应按照人们的需要，长期持续释放，才能使核聚变发电，实现核聚变能的和平利用。如果要实现核聚变发电，那么在核聚变反应堆中，第一步需要将作为反应体的氘-氚混合气体加热到等离子态，也就是温度足够高到使得电子能脱离原子核的束缚，让原子核能自由运动，这时才可能使裸露的原子核发生直接接触，这就需要达到大约10万摄氏度的高温。第二步，由于所有原子核都带正电，按照"同性相斥"原理，两个原子核要聚到一起，必须克服强大的静电斥力。两个原子核之间靠得越近，静电产生的斥力就越大，只有当它们之间互相接近的距离达到大约万亿分之三毫米时，核力（强作用力）才会伸出强有力的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。质量轻的原子核间静电斥力最小，也最容易发生聚变反应，所以核聚变物质一般选择氢的同位素氘和氚。氢是宇宙中最轻的元素，在自然界中存在的同位素有：氕、氘(重氢)、氚(超重氢)。在氢的同位素中，氘和氚之间的聚变最容易，氘和氘之间的聚变就困难些，氕和氕之间的聚变就更困难了。因此人们在考虑聚变时，先考虑氘、氚之间的聚变，后考虑氘、氘之间的聚变。重核元素如铁原子也能发生聚变反应，释放的能量也更多；但是以人类目前的科技水平，尚不足满足其聚变条件。为了克服带正电子原子核之间的斥力，原子核需要以极快的速度运行，要使原子核达到这种运行状态，就需要继续加温，直至上亿摄氏度，使得布朗运动达到一个疯狂的水平，温度越高，原子核运动越快。以至于它们没有时间相互躲避。然后就简单了，氚的原子核和氘的原子核以极大的速度，赤裸裸地发生碰撞，结合成1个氦原子核，并放出1个中子和17。6兆电子伏特能量。反应堆经过一段时间运行，内部反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。这个过程只要将氦原子核和中子及时排除出反应堆，并及时将新的氚和氘的混合气输入到反应堆内，核聚变就能持续下去；核聚变产生的能量一小部分留在反应体内，维持链式反应，剩余大部分的能量可以通过热交换装置输出到反应堆外，驱动汽轮机发电。这就和传统核电站类似了。

应用及前景

对于聚变的应用，最常见的就是聚变电站。聚变电站可分为磁约束聚变电站和惯性约束聚变电站。

磁约束聚变：核聚变的研究经历了漫长的历史，早在二次世界大战期间，美国在研制原子弹的同时，已经关注热核聚变反应的可能性，二战末期美、英和苏联从军事上考虑，一直在相互保密的情况下展开核聚变研究。美国主要开展磁约束的各种途径，其中包括仿星器、磁镜和箍缩等方法。到如今，已进入真正的氘氚燃烧试验阶段。国际核聚变研究转入验证工程可行性为主的聚变工程技术研究。1985年有美、苏首脑会议倡议的一项国际热核实验堆ITER，在国际原子能机构支持下，有美国、日本、欧共体和俄国四方合作建造，在1988-1990已完成概念设计，1992年又开始工程设计研究，预计建成后它将产生1.5GW聚变功率、等离子体电流21MA，燃烧时间长达16分钟，计划投资80亿美元。（该工程设计与2001年完成）此经过五年谈判，ITER计划七方(中国、欧盟、印度、日本、韩国、美国、俄罗斯)2006年正式签署联合协议，启动实施ITER计划。ITER计划将历时35年，其中建造10年，运行和开发利用阶段20年，去活化阶段5年。我国积极参加该计划，为我国未来能源科持续发展做出的重大战略部署，通过参加ITER装置的建造和运行，全面掌握磁约束核聚变研究和技术成果，锻炼、培养一支高水平聚变科研和工程技术人才队伍；带动我国其他相关领域的技术发展（包括材料技术、超导技术、复杂系统控制技术、等离子体技术、大功率微波技术、成套设备制造技术等）；推进我国核聚变能源的研究发展。有此可以看出该项研究具有广大的前景和未来。

惯性约束聚变：研究惯性约束聚变是为了能向社会提供一种安全、清洁、经济的能源。主要用于建造核电站。据国际原子能机构统计，1984年，全世界有34座核电站投产发电，使世界核电站发电量增长17%，达到2200亿瓦。当年，全世界新建核电站14座。到1986年底，全世界在运转的核电站达到376座，总装机容量达到2769.75亿瓦；在建的核电站有135座，总装机容量为1469.31亿瓦；拟建的核电站有124座，总装机容量为1218.9亿瓦。到1987年6月底，全世界在运转的核电站有389座，总装机容量达到3000亿瓦。当时，世界各国核电站所提供的电力，相当于700多万桶石油的能量。去年，全世界又增加

了20座核电站，使世界核电站总数达到420座。到1986年底，核电站发电量占世界发电总量的比重已上升到了15%。同时，核电站发电量占各国发电总量的比重，法国为70%，比利时为67%，瑞典为50%，瑞士和西德两国分别为39%和30%，日本和美国两国分别为25%和17%。可见社会对核电的需求还是很大，就目前的情况来看发展核电是我们在寻找可替代旧能源的方式之一。虽然建造核电站发电目前还存在一定的安全隐患如核泄漏，但这不会成为发展核电的束缚，相反这些隐患的存在更加激发了我们对核电的开发与利用。

结论：核聚变的应用还有很多问题亟需解决，核聚变的潜能非常的巨大所需解决的问题难度也很大，聚变的研究必将走上一条各国合作的道路上来，任何一个国家单独研究话费的代价是难以承受的且任何一个国家都没有独立解决所有问题的技术。虽然聚变的研究与利用面临很大的问题，但这不能掩盖作为一种具有巨大潜能的新能源的崛起的锋芒。

参考文献：

《聚变能及其未来》王乃彦编著

《宇宙能源—聚变》（英）加里麦克拉肯彼特斯托特

《核能》胡生青薛海芬

核聚变

学年论文 核聚变——未来的新能源 班级：08113 学号：27 姓名：宋广佳 指导教师：姚大力

核聚变——未来的新能源 0811327 宋广佳 【摘要】：氢弹应用的正是聚变原理，这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。两个氢原子合为一个氦原子，叫核聚变，太阳就因此释放出巨大能量。核聚变产生的能量比核裂变还要多，而其辐射却要少得多，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭的。 关键词：核聚变未来新能源国际合作项目研究 能源是社会发展的基石。古人伐木为薪，后来柴薪逐渐被煤、石油、天然气等化石燃料取代。而今，化石能源面临“危机”，同时又对环境造成严重污染。以煤炭、石油、天然气等化石能源替代柴薪的第一次能源革命，带来了社会、经济的迅速发展。然而这些宝贵的化石能源是不可再生的，据估计，100年后地球上的化石能源将会枯竭。面对即将来临的能源危机，人类开始寻找新能源。回顾人类发展的历史，每一次高效能新能源的利用，都会使社会进入一个新的时代，带来一次新的飞跃。新能源的开发是社会发展的重要基础。 能源分为一次能源和二次能源，化石能源、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能等为一次能源，而焦煤、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能为二次能源。其次，按利用状况，可分为常规能源和新能源。前者是指在不同历史时期的科技发展水平下已被广泛应用的能源，现阶段指煤、石油、天然气、水能和核裂变能五种；后者指由于技术、经济或能源品质等因素而未能大规模使用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等。为了社会的稳定发展，人们正在利用高新科学技术开发新的能源。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。原子弹、氢弹的爆炸，使人们认识到原子核内蕴藏着巨大的能量，核电站正是合理利用核能的一个途径。而今，太阳能、地热能、海洋能、生物能等各种新能源也正在开发过程中。日本政府于1993年就提出旨在开发利用新能源的“新阳光计划”，每年都要为新能源技术开发拨款约362亿日元。日本新能源利用的目标是，到2008年争取使新能源在一次能源中所占的比重由目前的1%提高到3%。美国《国家综合能源战略》确定的新能源开发利用目标是，发展先进的可再生能源技术，开发非常规的甲烷资源，发展氢能的储存、分配和转化技术。 为什么太阳能源源不断地向外释放能量，好像永远不会枯竭？这个疑问直到爱因斯坦提出了狭义相对论才有了答案。在极高的温度下，太阳物质发生核聚变反应，释放出巨大的聚变能，其中极小一部分来到地球，成为地球一切生命和能源之源。 一、什么叫核聚变 世界上的每一种物质都处于不稳定状态，有时会分裂或合成，变成另外的物质。物质无论是分裂还是合成，都伴随着能量的转移过程。大家熟知的原子弹利用的则是裂变原理，目前的核电站也是利用核裂变来发电的。核裂变虽然能产生巨大能量，但裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅其强大辐射会伤害人体，而且废料也很难处理，可能遗害千年。1946年，第一颗原子弹在广岛上空引爆，此后不久，氢弹爆炸又获得成功。氢弹应用的正是聚变原理，这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。两个氢原子合为一个氦原子，叫核聚变，太阳就因此释放出巨大能量。核聚变产生的能量比核裂变还要多，而其辐射却要少得多，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭的。氢弹威力无比，却无法控制，一旦释放就无法挽回。是否可以控制聚变能，使之缓慢释放，造福人类呢？

(完整word版)传感器原理及应用复习题.docx

《传感器原理及应用》复习题 1.静态特性指标其中的线性度的定义是指 2．传感器的差动测量方法的优点是减小了非线性误差、提高了测量灵敏度。 3.对于等臂半桥电路为了减小或消除非线性误差的方法可以采用提高桥臂 比，采用差动电桥的方法。 4.高频反射式电涡流传感器实际是由线圈和被测体或导体两个部分组成的系统，两者之间通过电磁感应相互作用，因此，在能够构成电涡 流传感器的应用场合中必须存在金属材料。 5.霍尔元件需要进行温度补偿的原因是因为其霍尔系数和材料电阻 受温度影响大。使用霍尔传感器测量位移时，需要构造一个磁场。 6.热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温 区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得 到了广泛应用。 7.现有霍尔式、电涡流式和光电式三种传感器，设计传送带上塑料零件的计数 系统时，应选其中的光电传感器。需要测量某设备的外壳温度，已知其 范围是300~400℃，要求实现高精度测量，应该在铂铑- 铂热电偶、铂电阻和热 敏电阻中选择铂电阻。 8.一个二进制光学码盘式传感器，为了达到1″左右的分辨力，需要采用 或位码盘。一个刻划直径为400 mm的 20 位码盘，其外圈分别间隔 为稍大于μm。 9.非功能型光纤传感器中的光纤仅仅起传输光信息的作用，功能型光纤传感器 是把光纤作为敏感元件。光纤的 NA 值大表明集光能力强。 11.光照使半导体电阻率变化的现象称为内光电效应，基于此效应的器件除光敏 电阻外还有处于反向偏置工作状态的光敏二极管。光敏器件的灵敏度可 用光照特性表征，它反映光电器件的输入光量与输出光电流(电压 )之间 的关系。选择光电传感器的光源与光敏器件时主要依据器件的光谱特性。 12. 传感器一般由敏感元件 _ 、转换元件 ___ 、测量电路及辅助电 源四个部分组成。 13．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化 量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是一常数。

高二化学研究性学习课题讲解学习

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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。

常用传感器的工作原理及应用

常用传感器的工作原理及应用

3.1.1电阻式传感器的工作原理 应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象 弹性应变：当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件：具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器 电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。 工作原理：当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。 结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。 应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1．电阻应变效应 ○

电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2．电阻应变片的结构 基片 b l 电阻丝式敏感栅 金属电阻应变片的结构 4．电阻应变式传感器的应用 （1）应变式力传感器 被测物理量：荷重或力 一

二 主要用途：作为各种电子称与材料试验机的 测力元件、 发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。 力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等 （2）应变式压力传感器 主要用来测量流动介质的动态或静态压力 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式 弹性元件。 （3）应变式容器内液体重量传感器 感压膜感受上面液体的压力。 （4）应变式加速度传感器 用于物体加速度的测量。 依据：a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的 平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时， 电容量C 也随之变化。 d S C ε=

可再生能源浅谈论文

可再生能源浅谈——研究性学习高一10班王浩然杨帆胡玥许光灿吴逸飞李郅萱 一、太阳能 太阳能以其丰富的储量和获取途径的方便，可以称得上是取之不尽用之不竭的。太阳能直接利用主要是通过其光和热，但是不易转变成为机械能。电能以转化形式多样、方便的特点，可以作为传输能量的最方便的形式，因此为了更充分地利用太阳能，需要将太阳能先转化成电能，再转化为其他形式能量。而从太阳能到电能这一步，如果能尽量降低能量损失，减少成本，提高转化率和转化速率，那么就可以将太阳能作为现有的能源【特别是化石能源】的替代品。 太阳能转化为电能可以有两种途径，第一种是直接转化，第二种是借助中间物质转化 1.直接转化——太阳能电池 原理：光电效应 在因为光具有能量，在光子的激发下会有电子定向移动形成电流。光子的能量大于电子的逸出功时，电子就会逸出金属原子表面，大多数会沿垂直金属的方向运动【因为不确定性原理所以并不是所有】。只要光的频率超过某一极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。 太阳能电池就是通过吸收光子并把原子中的电子击出轨道来产生电场的。其材料需要具备以下特点：首先是很强的吸收光的能力，不能有过多的反射；其次是原子内部金属键要比较弱，这样电子的逸出功比较低，才容易被打出；再次材料本身要有一定的导电性，这样才能在外接负载后形成闭合回路，并且不至于生成过多的热能【内阻过大时内电路消耗的能量会过大，降低效率】 现有的太阳能光伏电池包括硅太阳能电池、多晶体薄膜电池、有机聚合物电池、纳米晶电池、有机薄膜电池、染料敏化电池和塑料电

国际核聚变研究开发的现状和发展趋势_希物

中国核工业 ＺＨＯＮＧＧＵＯＨＥＧＯＮＧＹＥ中国核工业 ＺＨＯＮＧＧＵＯ ＨＥ ＧＯＮＧＹＥ ２００６年?第１２期?总第７６期 国际磁约束核聚变研究始于上世纪５０年代。国际上将核聚变研究的发展分为六个阶段，即：原理性研究阶段、规模实验阶段、点火装置实验阶段（氘氚燃烧实验）、反应堆工程物理实验阶段、示范反应堆阶段、商用化反应堆阶段。总体上看，国际磁约束核聚变界正处在点火装置和氘氚燃烧实验阶段，并逐步向反应堆工程实验阶段过渡。 上世纪９０年代，国际磁约束核聚变研究取得了突破性的进展，获得了聚变反应堆级的等离子体参数，初步进行的氘－氚反应实验，得到１６兆瓦的聚变功率。可以说，磁约束核聚变的科学可行性已得到证 实，有可能考虑建造“聚变能实验堆”，创造研究大规模核聚变的条件已经成熟。国际聚变研究在完成科学可行性验证后已于１９９６年正式定位为核聚变能源开发，其显著标志是国际原子能机构（ＩＡＥＡ）等离子体物理和受控核聚变研究国际会议于１９９６年正式更名为国际聚变能源大会。 近十年来，各国在托卡马克装置上的核聚变研究不断取得令人鼓舞的进展。１９９１年１１月９日，欧共体的ＪＥＴ托卡马克装置成功地实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验，在氘氚６比１的混合燃料（８６％氘，１４％氚）中，等离子体温度达到３ 亿摄氏度，核聚变反应持续了２秒钟，产生了１×１０１８个聚变中子，获得的聚变输出功率为０．１７万千瓦，能量增益因子Ｑ值达０．１１～０．１２。虽然高峰聚变功率输出时间仅有２秒，但这是人类历史上第一次用可控方式获得的聚变能，意义十分重大。这一突破性的进展极大地促进了国际托卡马克实验堆计划的开展。 １９９３年１２月９日和１０日，美国在ＴＦＴＲ装置上使用氘、氚各 ５０％的混合燃料，使温度达到３亿～４亿摄氏度，两次实验释放的聚变能分别为０．３万千瓦和０．５６万千瓦，大约为ＪＥＴ输出功率的２倍和４ 国际核聚变研究开发的现状和发展趋势 本期专题———关注中国核聚变研究 ◎撰文?希物 特斯拉、等离子体存在时间２９６０毫秒。 我国聚变研究的中心目标是在可能的条件下促使核聚变能尽早在中国实现。因此，参加国际热核聚变实验堆（ＩＴＥＲ）计划应该也只能是我国整体聚变能研发计划中的一个重要组成部分。国家将在参加ＩＴＥＲ计划的同时支持与之配套或与之互补 的一系列重要研究工作，如托卡马克等离子体物理的基础研究、聚变堆第一壁等关键部件所需材料的开发、示范聚变堆的设计及必要技术或关键部件的研制等。参加ＩＴＥＲ计划将是我国聚变能研究的一个重大机遇。 尽管就规模和水平来说，我国核聚变能的研究和美、欧、日 等发达国家还有不小的差距，但是我们有自己的特点，也在技术和人才等方面为参加ＩＴＥＲ计划作了相当的准备。这使得我们有能力完成约定的ＩＴＥＲ部件制造任务，为ＩＴＥＲ计划作出相应的贡献，并有可能在合作过程中全面掌握聚变实验堆的技术，达到我国参加ＩＴＥＲ计划总的目的。 １５

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各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端 或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电 动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T

浅谈新型燃料在汽车上的应用

浅谈新型燃料在汽车上的应用 摘要：随着世界汽车保有量的不断增长与石油资源的日益匮乏，油价是只涨不跌；汽车燃油机的废气排放对城市空气污染加剧。世界各国都在为石油的替代品费尽心力，试图寻找新能源来摆脱对石油的过分依赖和缓解日益加剧的空气污染。中国也陆续出台了一系列节能环保和汽车新能源的研发政策，来缓解石油供需压力和环保问题。目前，醇类燃料，天然气，电能等清洁能源在世界范围已得到广泛应用，并成功缓解了一部分环境污染压力。生物柴油，氢燃料电池，氢燃料等新型燃料也正在研发实践中。氢燃料电池作为一种高效零污染的电化学能量转换装置，已被认为未来汽车最理想经济安全的能源。虽然氢燃料电池汽车目前才刚起步，但随着科技的发展未来社会的交通必然会进入氢电时代。 关键词：汽车，新型燃料（新能源） 1 汽车尾气的产生原因及对环境的影响 目前，全世界的汽车保有量已超过6亿辆，全世界每千人拥有汽车110辆。全世界的汽车保有量以每年3000万辆的速度增长，预测到2010年全球汽车数量将增到10亿辆。中国的汽车保有量已超过1000万辆。在车辆不多的情况下，大气的自净能力尚能化解车辆排出的毒素。但眼下已车满为患，交通拥堵成为家常便饭，汽车本应具备的便捷、舒适、高效的特点却被过多的车辆逐步抵消。“汽车灾难”已经形成，汽车尾气更是害人不浅。 1.1汽车尾气的产生 1.1.1尾气里都有啥 汽车尾气主要是由汽车发动机产生的，汽油燃料充分燃烧排气中基本成分是二氧化碳，水，氮气，氧气等无害产物。此外汽油燃料不充分燃烧产生的就是些对人畜有害物。科学分析发现，汽车尾气中有上百种不同化合物，当中污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。一辆轿车一年排出有害废气比自身重量大3倍，并且汽车在不断消耗着地球的资源。机动车的燃料消耗成为无情吞噬石油资源的无底洞。目前，汽车使用的汽油约占全球汽油消费量的1／3。 1.1.2尾气害人不浅 汽车在大量消耗资源的同时，其排放的尾气会严重影响人类健康。汽车尾气中的一氧化碳与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。所以，即使有微量一氧化碳的吸入，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。轻者眩晕、头痛，重者脑细胞将受到永久性损伤；氮氧、氢氧化合物会使易感人群出现刺激反应，患上

《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 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。 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。 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，如书中图所示。 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。 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 - - ?? === ?? 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=℃、S2=mV、S3=V，求系统的总的灵敏度。 某线性位移测量仪，当被测位移由变到时，位移测量仪的输出电压由减至，求该仪器的灵敏度。

高三物理裂变和聚变

裂变和聚变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。 2．知道什么是链式反应。 3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。 4．知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。 5．了解聚变反应的特点及其条件. 6．了解可控热核反应及其研究和发展. 7．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。 （二）过程与方法 1．通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养学生的逻辑推理能力及应用 教学图像处理物理问题的能力。 2．通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 1．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。 2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。 3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。 ★教学重点 1．链式反应及其释放核能的计算。 2．重核裂变的核反应方程式的书写。 3. 聚变核反应的特点。 ★教学难点 1、通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。 2、聚变反应的条件。 ★教学方法 教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 重核裂变 （一）引入新课 教师：大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。我想，现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。

惯性约束核聚变

惯性约束核聚变 核能的安全使用是缓解能源危机的有效途径。相对于核裂变，核聚变具有无放射性，单位质量提供的能量多等优点，而且地球上核聚变物质储量远远多于核裂变物质储量。实现受控核聚变。 聚变的原理： 他们是利用加速器或其它方法使原子核相互碰撞, 从而得到或失去能量。 要实现受控核聚变，必须满足两个基本条件，一是必须将燃料加热到很高的热核反应温度；二是，必须在足够时间长时间内将高温高密度等离子体约束在一起。Lawson 判据限定了实现核聚变的具体条件，即受约束的等离子体必须达到一定的密度n 、温度T 及约束时间τ。对氘氚反应，)/(109.3311mm s n ?≥τ，T 约为K 810。 有两种方法，实现受控核聚变。一是磁约束聚变（Magnectic Confinement Fusion ，MCF ），就是利用磁场将带电离子约束住，使之发生聚变的反应。二是激光驱动惯性约束聚变，就是基于氢弹原理，即利用高能激光驱动器在极短时间将巨变燃料小球（靶丸）加热、压缩到高温、高密度，使之在中心“点火”，点燃后继核反应实现受控核聚变，从而获得干净聚变能源。

聚变过程可分为四个阶段：一、强激光束快速加热氘氚靶丸表面，形成等离子体烧蚀层；二、驱动器的能量以激光或X 光形式迅速传递给烧蚀体，使之加热并迅速膨胀；当壳体外部向外扩张时，根据动量守恒定理，剩余部分则向中心挤压，反向压缩燃料； 三、向心聚爆将靶丸压缩至一定程度，使氘氚燃料达到高温、高密度状态，在靶丸中心形成热点；四、热核燃烧在被压缩的燃料内部蔓延，使主体燃料发生聚变反应，产生数倍的能量增益，从而产生大量的聚变能输出。 现在的惯性约束核聚变存在以下问题: 一、激光和离子束功率没有达到足够大； 二、激光必须照射均匀，小球壳本身厚薄均匀； 三、目前的爆炸方法有待改进。 ICF 研究进展 自从60年代初激光器问世以后，中、美、日、前苏联等国即着手激光驱动ICF 研究，多年来ICF 研究已在世界范围内取得了重要进展。但目前仍处在科学上可行性研究 阶段，即掌握主要环节的靶物理规律，实现实验室演示点火目标。为此需要驱动器（主要是高功率、高能量激光器）、靶物理理论和实验、精密诊断设备、靶的制备五个方面协调研究发展。下面主要介绍美、法、日等国在激光驱动器和靶物理方面的研究发展情况。 美国 从1975年至今，已建立了6代固体激光器，输出功率提高了近5个量级。 1985年建成了当时世界上最大的固体激光器NOV A ，脉宽约1ns ，10路、三倍频，能量（下同）输出约20KJ 。1994年NOV A 完成精密化，能量升级至40KJ 。 1995年在Rochester 大学建成固体激光器OMEGA （1ns ，60路、约45KJ ）。 正在建造国家点火装置（NIF ），3~5ns 、,192路、1.8KJ ，预计2005年前后建成。目前能源部的一个专门小组正在对NIF 的技术进行评估。 拍瓦（W 1510）装置（1ps 、1路、1KJ ）正在运行。 法国 PHEBUS 装置约1ns 、2路、KJ 42?正在运行。 在美国帮助下正在研制百万千焦LMJ ，3~5ns ，240路，1.8MJ ，预计2010年建成。 P102超短脉冲激光器，约350fs ，1路，55TW 我国 1964年，王淦昌在国际上独立提出激光驱动聚变的建议，由此开始了我国ICF 研究历史。80年代初中国科学院与当时九院合作研究促进了我国ICF 的发展。1993年，国家高技术863计划成立了惯性约束聚变主题专家组后，规划了国家ICF 发展目标，并在驱动器、靶物理理论和实验、精密化诊断设备、靶的制备五方面研究取得了重大进展，为进一步的研究打下了重要基础。 经过早期几代固体激光器的研制，1986年建成神光一号（SG-1）———当时称为LF-12，脉宽1ns 、2路、基频能量为J 8002?，1994年退役；与此同时建成了星光装置（1ns 、1路），目前输出能量约100J 。 1994年决定建造∏-SG ，1ns 、8路、6KJ ()?1、3KJ （?3），经过改造，2000年已开始投入运行。 1996年开始进行,I∏-SG 原型概念设计。I∏-SG 为60路、1ns 、输出到靶面的总能量为60KJ （?3），它是我国进行点火前靶物理并外推到点火物理研究的驱动器，约

中国特稿：“人造太阳”突破不断 中国拟2050年前实现核聚变发电

中国特稿：“人造太阳”突破不断中国拟2050年前实现核聚变发电 能源紧缺、环境污染，全球对清洁能源需求增大。分析指中国在核聚变领域的研究已进入世界领先行列，而率先实现核聚变能源商用，将让中国摆脱能源制约，在经济、地缘政治等国际竞争中占据优势。 我们希望通过东方超环，扩大国际合作，实现未来核聚变能为人类所用。——宋云涛 夸父逐日的中国神话故事讲述古人战胜自然的愿望，中国科学家如今正缔造新的科技神话——建造一个能释放无限能量的人造太阳，让中国在2050年以前用上取之不尽用之不竭的核聚变能源。 有分析指出，中国在核聚变领域的研究已进入世界领先行列，而率先实现核聚变能源商用，将让中国摆脱能源制约，在经济、地缘政治等国际竞争中占据优势。

由中国科学家自主研发的人造太阳又叫“东方超环”，建在安徽合肥市郊的科学岛上。它是一个全超导托卡马克核聚变实验装置（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，简称EAST），能让氘和氚在超高温条件下像太阳一样发生聚变，产生大量能量。 主原料是海水比现核裂变发电安全 面对能源紧缺、环境污染，全球对清洁能源需求增大。核聚变的主要原料是海水，也比现有的核裂变发电安全，因此被视为清洁能源的未来，有人也将它称为“能源圣杯”。据科学家估计，一升海水能产生的聚变能源相当于500升汽油所能产生的能量。 各国科学家数十年来建设各种俗称“人造太阳”的核聚变实验装置，但目前尚无法实现核聚变能源为人类所用。这些装置要真正实现发电，必须能达到上亿度高温、长时间稳态运行，并且具有可控性。 目前来看，中国研发的“东方超环”在稳定性上已是全球领头羊。2017年，它成功实现了101.2秒稳态运行，成为全球首个可以稳定运行长达100秒以上的装置。 一些西方科学家认为，这项突破显示中国聚变研究的发展速度已领先其他国家。东方超环国际顾问委员会当时评估，该设施是“国际磁约束聚变装置中最前沿的，并且是未来五年间世界上唯一有能力实现400秒长脉冲高性能放电的聚变装置”。

传感器原理及典型应用

传感器（原理及典型应用） 编稿：张金虎审稿：李勇康 【学习目标】 1．知道什么是传感器，常见的传感器有哪些。 2．了解一些传感器的工作原理和实际应用。 3．了解传感器的应用模式，能够运用这一模式去理解传感器的实际运用。 4．了解传感器在生活、科技中的运用和发挥的巨大作用。 【要点梳理】 要点一、传感器 1．现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。 2．传感器原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。传感器原理如下图所示。 3．传感器的分类 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。根据测量目的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类。 物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质（如电阻、电压、电容、磁场等）发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。 化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。 生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等。 要点二、光敏电阻 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量，一般随光照的增强电阻值减小。 要点诠释：光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光时，载流子（导电电荷）极少，导电性能不好，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。 要点三、热敏电阻和金属热电阻 1．热敏电阻 热敏电阻用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显。如图为某一热敏电阻的电阻—温度特性曲线。

初中生研究性学习的课题

2007年我曾在二中贴吧，贴出了研究性学习的课题题目，今天再贴出一批题目，以供同学们在选题时参考。 高中研究性学习课题 1. 克瑞斯丁?施科宾怎样发现了臭氧，它在大气中扮演了怎样的角色，氟里昂对它有何影响？ 2. 臭氧空洞与那些化学物质有关，其破坏机理是什么？调查目前制冷剂的种类。 3. 化学对“人类基因组”破译工作的贡献。 4. 回顾粘结剂的发展过程。 5. 约翰?丁达尔是怎样应用他对于光在溶液中散射的研究解释天空为什么是蓝色？ 6. 了解纳米技术的发展及我国纳米技术及应用领域。 7. 为北京2008年奥运会设计一种有中国特色的节能环保型奥运火炬。 8. 水污染的主要来源是什么？ 9. 怎样进行家用自来水的净化工作？10. 什么是第三级废水，它的处理工作有何重要性？11. 你所在地区关于水污染的法规有那些。12. 了解我国海洋资源的开发利用情况。13. 说出海水的主要化学成分，设计一种提取某单质或化合物的方法。14. 绘制一张简图，说明地下水是怎样被污染的。你所在地区的地下水的纯净度怎样？为了保持水的洁净，制定了那些措施？15. 你认为喝什么水好（如，纯净水，自来水，矿泉水，纯水及天然水等）？16. 我国是严重的缺水国家之一，如何缓解淡水危机？17. 你怎样看海水淡化的前景？我国在这方面作了那工作？18. 测定当地雨水的PH 了解二氧化硫的污染状况，并向当地有关部门提供建设性意见。19. 研究不同催化剂对过氧化氢分解的影响。20. 从一个实验室反应到一个工业生产过程，称量中应包含那些问题？ 21. 你所在地区的主要空气污染是什么？它是怎样被控制的？空气污染带来了那些明确的或不明确的花费？有哪些相关法律法规。22. 离子交换器是怎样减少汽车排放的污染？23. 回顾1970年以来“洁净空气标准”所带来的影响。24. 调查你所在地区的家庭生活垃圾的日产量及主要污染及处理方式。25. 氢氧化钠是怎样制造的？它的主要用途是什么？26. 讨论离子交换膜法电解制烧碱的基本原理，试设计一种更先进的制碱流程。27. 氢氧化钠是怎样用于生产纸浆的？28. 描述血液中碳酸氢根离子的缓冲作用对维持血液PH恒定的意义。29. 什么样的技术常用于工业运输气体、油料和水的管道的腐蚀？30. 什么样的材料常用于防腐涂层，如汽车车身的防腐等？31. 什么是“变脆氢气”？32. 描述在水果腐烂过程中的氧化-还原反应。33. 研究氧化-还原反应中能量的变化有何意义。34. 回顾火箭的发展历史，为什么燃料从固态发展到液态具有重大的意义？35. 库尔斯克号核潜艇的沉没有没有化学因素？36. 为什么一些干电池比其他干电池的使用寿命更长？测试几种普通电池，看一看在不同条件下哪种使用寿命更长。37. 怎样使用燃料电池广泛使用燃料电池的前景如何？38. 热的卤水有什么商业用途？39. 铝元素是怎样被循环使用的？当今循环使用铝是利用它的哪个性质？40. 制作一个简图，表明汞是怎样进入食物链的？41. 什么是“氮的固定”，叙述一种自然固氮和一种工业方法的固氮。42. “氮的固定”的人工方法的潜在的商业价值何在？其发展的瓶颈在何处？43. 查阅资料了解N2在生产生活及高科技领域的应用。如何提高自然氮库的利用率。44. 居里是怎样发现并获得大量镭的？这对你的学习生活有何启示？45. 元素周期律是怎样发现的？门捷列夫对元素周期律的贡献。试设计一张未来元素周期表。46. 四大发明与我国古代化学。47. 谈谈我国古代化学的发展史及对世界化学发展的影响。48. 试讨论由海湾战争和北约轰炸南联盟看战争带来的生态灾难。49. 说说水泥、汽油的标号的具体含义，你知道我国对水泥的新标号吗？50. 说出几种常见的耐火材料及组成。51. 什么是形状记忆合金？它在现代科研、生活等领域的价值。52. 说说酸奶的准备及其营养价值。53. 你会除去水垢吗？用什么方法即省事又经济？54. 了解水垢的形成原理，调查本地区水成分并提出快速除去水垢的方法。55. 如何鉴别有毒和无毒塑料？56. 调查常用塑料的品种，主要的化学组成，性能，价格。57. 牙膏加氟对牙齿有何作用，为什么有些地区的人有褐牙现象？58. 加氟牙膏防治龋齿病的作用机理怎样？59. 探讨肥皂的最佳洗涤条件，磷在洗衣粉中的作用是什么？无磷洗衣粉的

传感器分类及常见传感器的应用

机电一体化技术常用传感器及其原理 班级：机械设计制造及其自动化姓名： 学号：

一、传感器的分类 传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。 按工作原理可划分为： 1．电学式传感器 电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。 电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。 电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成。主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。 电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。 磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。 电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线，在金属内形成涡流的原理制成。主要用于位移及厚度等参数的测量。 2．磁学式传感器 磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参数的

测量。 3．光电式传感器 光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。 4．电势型传感器 电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。 5．电荷传感器 电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。 6．半导体传感器 半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。 7．谐振式传感器 谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。 8．电化学式传感器 电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。 另外，根据传感器对信号的检测转换过程，传感器可划分为直接转换型传感器和间接转换型传感器两大类。前者是把输入给传感器的非电量一次性的变换为电信号输出，如光敏电

浅析太阳系小天体探测

浅析太阳系小天体探测（一） 霍卓玺 （钱学森空间技术实验室空间技术与应用础研究部，北京100094） 1引言 近年来，太阳系小天体探测日益成为航天、天文以及行星科学等领域的热门议题。欧洲宇航局（ESA）“地平线2000”基石任务——罗塞塔号结束对彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科的研究结束不到一年，美国宇航局（NASA）即宣布近期将开展“露西”、“灵神”两个均针对太阳系小天体的深空探测任务。于此同时，日本宇航局（JAXA）开展的隼鸟2号任务即将着陆162173号小行星“龙宫”。 小天体探测任务不仅带来丰富的科学产出，刷新人类对小天体乃至太阳系的认识，也带动空间技术的发展，使得太空资源利用愈发具有现实意义。美国、卢森堡先后通过立法，支持本国企业和个人开采、利用及拥有太空资源。由包含中国航天局、ESA和NASA在内的14个航天局联合建立的国际空间探测协调小组（ISECG）发布的《全球空间探测路线图》指出，小天体等探测对象本身包含的资源对后续探测有重要意义，基于原位资源的推进等技术是未来的关键先进技术。 我国嫦娥2号探测器在扩展任务阶段，首次实现了对4179号小行星图塔蒂斯的交会探测，也是我国首次开展针对太阳系小天体的深空探测任务。2016年，国务院新闻办发布《2016 中国的航天》白皮书，提出我国在2020年左右开展小行星探测的任务深化论证和关键技术攻关。中国空间技术研究院、中国科学院等国内科研院所针对2020年至2030年之间分别提出小天体探测任务概念，开展关键技术研究与攻关，并逐渐形成、组建研究队伍。2018年1月17日，钱学森空间技术实验室联合意大利、德国等国天文学家成立小天体任务国际科学团队；1月18日，中科院空间中心与卢森堡签署共建深空探测研究实验室的合作备忘录。 在上述背景下，本文系统介绍天文及行星科学领域的太阳系形成和演化，从而将小天体的形成、演化及特性放在更大的图景中加以考虑；回顾国际上已经开展的太阳系小天体探测任务，并简要分析其发展动态；旨在及时对实验室开展小天体探测相关研究提供建议。 由于本篇文章篇幅较长，从本期开始，将分两期介绍。 2太阳系形成和演化过程 2.1太阳系基本现状 （1）太阳系物质分布

最新传感器原理及应用试题库

一：填空题（每空1分） 1 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元2 件，测量电路三个部分组成。 3 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。4 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5 可以分为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。 6 4.光电流与暗电流之差称为光电流。 7 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内。 8 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9 应变计和箔式应变计结构。 10 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11 后坡区与距离的平方成反比关系。 12 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13 度传感器。 14 9.画出达林顿光电三极管内部接线方式： U C E 15 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16 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17 式表示 k（x）=Δy/Δx 。 18 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19

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、20 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21 小二乘法线性度。 22 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23 式两大类。 24 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信25 息变换过程。 26 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27 电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 28 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。 29 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30 定性。 31 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32 应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。 33 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 34 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35 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36 关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 37 20.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 38 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39 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40 转换元件组成。 41