《傳感器原理與應用》習題集與部分參考答案——第1章

教材：傳感器技術(第3版)賈伯年主編，及其他參考書

緒論

0-1 綜述你所理解的傳感器概念。

0-2 何謂結構型傳感器？何謂物性型傳感器？試述兩者的應用特點。

敏感元件轉換元件轉換電路

敏感元件

轉換元件

轉換電路

被測量

電量

答：傳感器一般由敏感元件、轉換元件和轉換電路(或其它輔助器件)三部分組成。組成框圖如下：

(1)敏感元件：是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件，如波紋膜盒、光敏電阻等。

(2)轉換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，其把輸入轉換成電路參數量。

(3)轉換電路：上述電路參數接入轉換電路，便可轉換成電量輸出。

0-4 就傳感器技術在未來社會中的地位、作用及其發展方向，綜述你的見解。

答：(1)社會對傳感器需求的新動向：社會需求是傳感器技術發展的強大動力，隨著現代化科學技術，特別是大規模集成電路技術的飛速發展和電腦的普及，傳感器在新的技術革命中的地位和作用將更為突出。

(2)傳感器技術的發展趨勢：當前，人們在充分利用先進的電子技術條件，研究和采用合適的外部電路以及最大限度地提高現有傳感器的性能價格比的同時，正在尋求傳感器技術發展的新途徑。如：1)開發新型傳感器，從原有的工作機理啟發人們進一步探索具有新效應的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑；2)傳感器的集成化和多功能化，固態功能材料——半導體、電介質、強磁體的進一步開發和集成技術的不斷發展，為傳感器集成化開辟了廣闊的前景；3)傳感器的智能化，“電五官”與“電腦”的結合，就是傳感器的智能化；4)研究生物感官，開發仿生傳感器。

0-5 簡述自動檢測系統組成。

答：自動檢測系統由被檢測量、敏感元件(測檢元件)、電子測量(轉換)電路、輸出單元組成。

0-6 什么是傳感器、自動檢測技術？

答：傳感器是信息采集系統的首要部件，是實現現代化測量和自動控制的主要環節，是現代信息產業的源頭，其廣義定義為：能夠感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件和裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成；其狹義定義為：一種以一定的精確度將被測量(非電信號)轉換為與之有確定對應關系、便于應用的電量的測量裝置，通常由敏感元件、轉換元件和轉換電路組成。

傳感器技術是當今信息化社會中支撐現代信息產業的三大支柱之一，是各個應用領域中不可缺少的重要技術，是信息技術發展的關鍵之一。

自動檢測技術：是人們為了對自然規律進行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技術措施，其研究主要包括兩方面：一是信息獲取方法，二是自動檢測系統。其應用主要包括三個方面：發現、驗證和控制事物規律。

0-7 傳感器特性在檢測系統中起到什么作用？

答：傳感器處于研究對象與測試系統的接口位置，即檢測與控制之首。傳感器是感知、獲取與檢測信息的窗口，一切科學研究與自動化生產過程要獲取的信息都要通過傳感器獲取并通過它轉換成容易傳輸與處理的電信號，其作用與地位特別重要。

0-8 簡述傳感器的分類。

答：按照傳感器的工作機理分：物理型、化學型、生物型等。

按構成原理分：結構型與物性型兩大類及復合型。結構型傳感器是利用物理學中場的定律構成的；物性型傳感器是利用物質定律構成的；復合型傳感器是將中間轉換環節與性型敏感元件復合而成的。

根據傳感器的能量轉換情況分：能量控制型傳感器和能量轉換型傳感器。

按照物理原理分：以其對信號轉換的作用(測量)原理命名。

按照傳感器的使用來分類(即按輸入量分)：如：位移傳感器、壓力傳感器、振動傳感器、溫度傳感器等。

根據傳感器輸出信號分：模擬傳感器和數字傳感器。

根據轉換過程可逆與否分：雙向傳感器和單向傳感器。

第1章 傳感器技術基礎

1-1 衡量傳感器靜態特性的主要指標有哪些？說明它們的含義。

答：線性度——表征傳感器輸出-輸入校準曲線與所選定的擬合直線之間的吻合(或偏離)程度的指標。

回差(滯后)—反應傳感器在正(輸入量增大)反(輸入量減小)行程過程中輸出-輸入曲線的不重合程度。

重復性——衡量傳感器在同一工作條件下，輸入量按同一方向作全量程連續多次變動時，所得特性曲線間一致程度。各條特性曲線越靠近，重復性越好。

靈敏度——傳感器輸出量增量與被測輸入量增量之比。

分辨力——傳感器在規定測量范圍內所能檢測出的被測輸入量的最小變化量。

閥值——使傳感器輸出端產生可測變化量的最小被測輸入量值，即零位附近的分辨力。

穩定性——即傳感器在相當長時間內仍保持其性能的能力。

漂移——在一定時間間隔內，傳感器輸出量存在著與被測輸入量無關的、不需要的變化。

靜態誤差(精度)——傳感器在滿量程內任一點輸出值相對理論值的可能偏離(逼近)程度。

1-2 計算傳感器線性度的方法有

總結

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