PDF《第3章答案》

第3章答案 3-1 传感器的定义是什么?它们是如何分类的? 答: 传感器是一种能把特定的被测信号, 按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或 装置,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求.

根据不同的分类方式,有不同的分类. 3-2 试分析传感器在各领域里的应用. 答:略. 3-3 传感器的动态特性、基本概念及主要性能指标的含意是什么? 答:传感器的动态特性,是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性. 3-4 传感器的主要特性有哪些? 答:主要分为静态特性 和动态特性. 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. 3-5 传感器的误差大小与其精度、准确度之间的关系是什么? 答:略. 3-6 什么叫传感器?由哪几部分组成?它们的作用与相互关系怎样? 答:传感器由两个基本元件组成:敏感元件与转换元件.具体由下图所示: 3-7 有两个传感器测量系统, 其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述, 试求这两个 系统的时间常数 τ 和静态灵敏度 K. 1) 式中,y 为输出电压,V;

T 为 输入温度,℃. 2) 式中,y 为输出电压,μV;

x 为输入压力,Pa. 答:10s,0.5*10-5 V/℃;

0.33s,2.29μV/Pa. 3-8 用一只时间常数 τ=0.318s 的一阶传感器去测量周期分别为 1s、2s 和3s 的正弦信号,问 幅值相对误差是多少? 解: 3-9 查阅资料,查找半导体气敏传感器有哪几种类型? 答:略. 3-10 什么叫绝对湿度和相对湿度? 答:相对湿度,指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比. 绝对湿度指的是大气中水汽的密度,即单位大气中所含水汽的质量. 3-11 试述湿敏电容式和湿敏电阻式湿度传感器的工作原理. 答:略. 3-12 超声波传感器的基本原理是什么?超声波探头有哪几种结构形式? 答: 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器. 超声波振动频率高于可听声 波.由换能晶片在电压的激励下,发生振动能产生超声波.超声波对液体、固体的穿透能力 强, 在不透明的固体中它可穿透几十米的深度. 超声波碰到杂质或分界面, 会发生显著反射, 形成反射成回波碰到活动物体能产生多普勒效应. 超声波探头主要由压电晶片组成, 既可以发射超声波也可以接收超声波. 小功率超声探 头多用来探测.它有许多不同的结构,可分直探头、斜探头、表面波探头、兰姆波探头、双 探头等. 3-13 什么是智能传感器?智能传感器有哪些实现方式? 答:智能传感器(Intelligent Sensor)是具有信息处理功能的传感器. 智能传感器主要由传感器、微处理器(或微计算机)及相关电路组成,包括传感 器、信号调理电路、微处理器、输出接口等. 3-14 温度传感器是怎么分类的? 答:水分子具有较大的电偶极矩.在氢原子附近有极大的正电场,因而它具有很大的电 子亲和力, 使得水分子易于吸附在固体表面并渗透到固体内部. 利用水分子这一特性制成的 湿度传感器称为水分子亲和力型传感器. 而把与水分子亲和力无关的湿度传感器, 称为非水 分子亲和力型传感器. 3-15 试述湿度传感器的应用. 答:略. 3-16 什么是气体的湿度?什么叫露点? 答:大气的干湿程度通常用绝对湿度和相对湿度来表示. 露点:降低温度可使未饱和水汽变成饱和水汽. 3-17 电容式湿度传感器的工作原理是什么?有什么特点?使用时应注意什么问题? 答:电容式湿度传感器的敏感元件为湿敏电容,主要材料一般为高分子聚合物、金属氧 化物.这些材料对水分子有较强的吸附能力,吸附水分的多少随环境湿度而变化.由于水分 子有较大的电偶极矩, 吸水后材料的电容率发生变化. 电容器的电容值也就发生变化. 同样, 把电容值的变化转变为电信号,就可以对湿度进行监测. 3-18 超声波的基本特性? 答:它具有频率高、波长短、绕射现象小的特点,特别是方向性好、能够成为射线而定 向传播等. 3-19 简述半导体气敏元件制成的表面控制型电阻式传感器的基本结构及工作原理. 答:略. 3-20 从超声波的行进方向来看可分为哪两种基本类型? 答:超声波是一种在弹性介质中的机械振荡,有两种形式:横向振荡(横波)及纵向振 荡(纵波) . 3-21 气敏传感器的特性? 答:气敏传感器的特性主要有灵敏度;

响应时间;

选择性;

稳定性;

温度特性;

湿度特 性;

电源电压特性. 3-22 查找文献最近有什么新型的气敏传感器. 答:略. 3-23 什么是超声波? 答:低于 16Hz 的机械波称为次声波高于 2*

104 Hz 的机械波.称为超声波. 3-24 简述超声波测厚度、液位和流量的原理. 答:略. 3-25 MEMS 的英文名是什么? 答:Micro-Electro-Mechanical Systems 3-26 MEMS 的定义是什么? 答:完整的 MEMS 是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通信接口和电源 等部件组成的一体化的微型器件系统. 3-27 MEMS 的优点和特点是什么? 答:MEMS 器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异、 功能强大、可以批量生产等传统机械无法比拟的优点. 3-28 传感器接口特点是什么?传感器的输出信号有什么特点? 答: 传感器输出信号的处理主要由传感器的接口电路完成. 因此传感器接口电路应具有 一定的信号预处理能力. 经预处理后的信号应成为可供测量、 控制使用及便于向微型计算机 输入的信号形式. 一般来说传感器输出信号具有如下特点: ⑴输出信号比较微弱有的传感器输出电压仅有 0.1μV. 这就要求接口电路必须有一定的 放大能力. ⑵输出阻抗比较高这样会使传感器信号输入到测量电路时产生较大的信号衰减. ⑶输出信号动态范围很宽. 输出信号随着输入物理量的变化而变化, 但它们之间的关系 不一定是线性比例关系. 3-29 传感器与微型计算机接口的一般结构是什么?输入通道和输出通道的特点是什么? 答:传感器与微型计算机接口的一般结构: 输入通道的特点: ⑴ 输入通道的结构类型取决于传感器送来的信号大小和类型.由于被测量和信号转换 的差异,输入通道会有不同的类型. ⑵ 输入通道的主要技术指标是信号转换精度和实时性,后者为实时检测和控制系统的 特殊要求.对输入通道技术指标的要求是选择通道中有关器件的依据. ⑶ 输入通道是一个模拟、数字信号混合的电路,其功耗小,一般没有功率驱动要求. ⑷ 被测信号所在的现场可能存在各种电磁干扰.这些于扰会与被测信号一起从输入通 道进入微机,影响测量和控制精度,甚至使微机无法正常工作,因此在输入通道中必采取措 施. 输出通道的特点: ⑴ 通道的结构取决于系统要求,其中的信号有数字量和模拟量两大类,要用到的转换 器件是 D-A 转换器. ⑵ 微机输出信号的电平和功率都很小,而被控装置所要求的信号电平和功率往铰比较 大,因此在输出通道中要有功率放大,即输出驱动环节. ⑶ 输出通道连接被控装置的执行机构,各种电磁干扰会经通道进入被控装置,因此必 须在输出通道中采取抗干扰措施. 3-30 电桥电路的主要作用是什么?可以分为哪几种? 答:电桥电路是传感器检测电路中经常使用的电路,主要用来把传感器的电阻、电容、 电感变化转换为电压或电流.分为直流电桥、 交流电桥和放大电路 3-31 绘出基本放大电路的电路图. 答:略. 3-32 放大电路有哪

3 种形式?输出信号的表达形式分别是什么? 答: ⑴ 反向放大: ⑵ 同向放大: ⑶ 差动放大: