第五章 传感器与检测系统
第一节 传感器与检测系统概述
第二节 传感器的检测电路及其与微机接口 第三节 机械量检测传感器及应用简介 第四节 利用传感器的控制实例 第五节 传感器的特性分析
第一节 传感器与检测系统概述
一、传感器的定义与概述
1、传感器的涵义
传感器（Transducer or Sensor ），有时亦称为换能器、变换器、变送器或探测器，是指能够把规定的被测量（物理量、化学量、生物量等）按照一定的规律转换成可用输出信号（常为电量，如电压、电源、频率、脉冲等）的器件或装置。其主要特征是能够感知和检测某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。
2、传感器的应用
在自动检测与自动控制系统中，传感器是感受外界信息的关键部件，相当于人的感觉器官，因而有极其重要的作用，对整个系统的性能有决定性的影响。任何自动化系统都离不开和外界的信息交换，没有传感器，这些系统将无法实现任何功能。系统自动化的程度越高，对传感器的要求就越高。各发达国家都将传感器列为优先发展的高技术而倍加重视。传感器技术、传输技术（通讯）和处理技术（计算机）并称为现代信息技术的三大基础。
传感器技术已广泛应用于工业自动化、航空航天、军事工程、机器人、资源探测、环境监控、医疗诊断、家用电器等各个学科领域。 二、检测系统的功用、组成及基本要求 （一）检测系统的功用及组成 1、何谓检测系统
检测系统是机电一体化产品中的重要组成部分，它包括传感器及其（信号）检测电路。用于实现计测功能。 2、检测系统的组成 （二）基本要求
1、精度、灵敏度和分辨率高，能满足机电系统对检测精度和速度要求；
2、线性、稳定性和重复性好，工作可靠；
3、静、动态性能好，测量范围大；
4、抗干扰能力强；
5、其它（体积小、重量轻、价格便宜、便于维护和安装，对环境适应能力强等）。 三、传感器的分类与选用 （一）分类
1、若按传感器输出信号的性质分类
传 感 器
传输、存储 运算、放大 …… 信 号 处 控制装置 显示记录
被测物理（非电
一次仪
二次仪
电信图 检测系统的组成
??
??
??
????
??
?
??????????????????????????器，磁尺）代码型（如：旋转编码计数器）计数型（如：二值型＋数字型变电容）电感、电容型（如：可电池）电偶、电压、电流型（如：热电阻应变片等）电阻型（如：电位器、模拟型关，接近开关）无接点型（如：光电开关）关、接触开关、行程开有接点型（如：微动开二值型电量非电量型传感器Cds
2、按传感器的用途
表 基本被测物理量及其对应的派生物理量
基本被测物理量 派生物理量
位移 线位移 长度、位置、厚度、振幅、应变、磨损等
角位移 角度、偏转角、俯仰角等 速度 线速度 移动、振动、动量、流量等 角速度 转动、角动量、角振动等 加速度
线加速度 冲击、振动、质量、力、应力等 角加速度 角冲击、角振动、转动惯量、力矩、转矩等 力、压力 重力、密度、推力、力矩、转矩、声压、应力等
温度 热量、比热容等 湿度
水分、露点等
（二）选用
选用传感器需从以下几个方面考虑（并注意表4.21和4.22）。 1、检测要求和条件； 2、传感器性能； 3、使用条件。
注：①用户需根据使用要求按其主要性能参数，如测量范围、精度、分辨力、
灵敏度等选用即可（对传感器的性能指标，应确保主要性能指标，而放宽次要指标，使其更适用）。
②所选用的传感器多数已由生产厂家配好转换放大控制电路而不需要用户设计，除非选不到合适的才自己选用传感器的灵敏元件并设计与此相匹配的转换测量电路。
四、传感器的转换原理 （一）光－电转换
入射光照射到PN结上时，使PN结的正向压降发生变化，利用这个特性制作光敏二极管和光敏三级管，使光转换为电压变量。同样，当光照射到半导体材料上时，使电阻发生变化，它将光转换为半导体材料的电阻（或电导）变量。
（二）热－电转换
将半导体材料或导体加热或冷却，使它的电阻发生变化，应用这个效应制作热敏电阻。它将热转换为电阻变量。
（三）力－电压转换
外力作用在电阻应变片上，组成电桥的四个电阻的阻值发生变化，R1、R2电阻增大，而R3、R4阻值减小，使电桥失去平衡，有信号输出；输出电压与压力呈线性关系。应用力－电转换原理制作力传感器，其线路图如图所示。
（四）力－电荷转换
外力作用在压电晶体（铌酸锂、石英晶体等）上时，使其表面产生电荷或电压变化。根据这个原理制作压电传感器，它将应力转换成电荷Q或电压U变量，如图所示。
（五）磁－电转换
线圈内磁芯作上下移动，磁路中磁阻发生变化，利用这个效应制作磁阻传感器。它将磁转换为交流电压的变化，如图所示。
电容传感器是由介质及被介质分开的两个电极组成的，变化电极间的距离或者改变两级间的介质都可引起电容量的变化。电容传感器将所测变量转换为电容变量，如图所示。
幻灯片16
（六）气体－电阻转换
氧化物半导体材料，如SnO2、ZnO、Fe2O3等，当其接触气体时，使其表面（或体内）电阻变化，如图所示。利用这种特性制造各种气体传感器，用来检测一些气体，它广泛用于矿井、工业、环保等领域。它将气体转换为电信号输出，实现了气－电转换。
（七）湿度－电阻转换
半导体陶瓷（MgCr2O4－TiO2）材料或多孔性绝缘薄膜Al3O3（SiO2）制作在衬底材料，如图所示，当它接触湿度环境时，吸附水汽，使其电阻发生变化；利用这种特性制作湿度传感器。它将湿度转化为电信号输出，实现了湿度－电阻转换。
五、传感器技术的发展方向
随着信息和自动化技术的发展，传感器的发展方向主要有：（1）新原理
（2）新工艺
（3）新材料
（4）智能化
第二节传感器的检测电路及其与微机接口一、传感器的检测电路
（一）传感检测系统构成
图传感检测系统构成
（二）常见的检测电路
1、模拟型测量电路
2、数字型测量电路
3、开关型测量电路
4、转换电路
(1)电桥
(2)放大电路
(3)调制与解调电路
(4)模/数(A/D)与数/模(D/A)转换电路
二、传感器的微机接口
（一）传感器与微机的三种基本接口
接口方式基本方法
模拟量接口方式传感器输出信号→放大→采样/保持→模拟多路开关→A/D转换→I/0接口→微机
开关量接口
方式
开关型传感器输出二值式信号(逻辑1或O) →三态缓冲器→微机
数字量接口方式数字型传感器输出数字量(二进制代码、BCD码、脉冲序列等) →计数器→三态缓冲器→微机
敏
感
元
件
转
换
元
件
基
本
转
换
电
路
电量
被测量
（二）模拟量输入方式与基本元件
1、四种输入方式（根据模拟量转换、输入的精度、速度和通道等因素确定）
（1）单通道直接型
最简单的形式。只用一个A/D转换器及缓冲器将模拟量转换为数字量，并输入微机。受转换电压幅度与速度的限制，应用范围窄。
（2）多通道一般型
依次对每个模拟通道进行采样保持和转换，节省元、部件。速度低，不能获得同一瞬时的各通道的模拟信号
（3）多通道同步型
各采样/保持同时动作，可测得在同一瞬时各传感器输出的模拟信号
（4）多通道并行输入型
各通道直接进行转换,送入微机或信号通道。灵活性大，抗干扰能力强。根据传感器输出信号的特点可采用采样/保持或不同精度的ADC
2、基本组成元件
（1）输入放大器
（2）抗频混滤波器
（3）采样保持电路
（4）模拟多路开关
（5）A/D转换器及其与微机的连接
图传感器与微机的连接
第三节机械量检测传感器及应用简介
在机电一体化产品中，控制系统的控制对象主要是伺服驱动单元和执行机构，受控变量通常是机械运动参数（位移、速度、加速度、力、运动轨迹，以及机器操作和加工过程参数等）。
这些参数可以用旋转变压器、感应同步器、测速发电机、光栅、磁栅、编码器等来检测，这些传感器所获得的信息，在开环控制系统中可用于数字显示或误差补偿，在闭环控制系统中作为反馈信息（与给定指令值比较后来实现闭环控制）。
一、位置检测传感器
（一）接触式传感器
原理结构图
（二）非接触式传感器
1、高频振荡式接近开关
高频振荡式接近开关原理示意图
幻灯片30
2、静电电容式接近开关
金属体
高频振荡电路
检波电路
波形整形电路
输出电路
静电电容式接近开关原理示意图
幻灯片31
3、光电传感器
光耦合器的图形符号 幻灯片32
二、位移与角度检测传感器 （一）电位差计
检测物体
高频振荡电路
检波电路 整形电路 输出电路
电极板 （检测头）
R C V0
r(θ)
a）电位差计原理示意图
b）位移传感器
c）角位移传感器
图电位差计原理示意图
（二）差动变压器
1－线圈架2、5－二次线圈3－一次线圈4－铁心6－测杆图差动变压器位移计原理
幻灯片34
（三）磁尺
幻灯片35
（四）光栅位移测量装置
幻灯片4
幻灯片5
控制箱 PLC
分离器
水套炉
测温测压套
井口压力变送器火焰检测器
入管网
温度变送器
节流压力变送器（低压点）
采气井口
气缸
至气缸气源
井口切断阀
HYZN-AQ-70/65井场地面安全系统
220V 交流电源
电磁阀控制线路
空气压缩机
(高压点）
自控中心对系统进行控制
PLC通过通信模块传递实时数据
太阳能电源24V 控制中心 SCADA
幻灯片6
图 （透射）光栅的工作原理
幻灯片36 （五）编码器
1、基本类型
（ 1）增量式：由于增量式具有结构简单，价格低、精度易于保证等优点，目前采用最多，多用于计数；
幻灯片37
（2）绝对式绝对式能直接给出对应与每一个转角的数字信息，便于计算机处理，但当进给转数大于一转时，需作特别处理，而且必须用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来，组成多级检测装置，使其结构复杂，成本高。
幻灯片38
2、编码器关联设备
（1）连轴节（注意几种常见的连接方式）
用以连接转体的轴与光电编码器的轴。连轴节有板式连轴节和波纹管连轴节等。
（2）数显表 在LED 数显表里，BCD 信号、脉冲以及编码器信号均可直接显示。同时采用CPU 组合、数显表并行输出使用途更为广泛。 （3）BCD 变换器 通过该变换器可把增量式编码器信号变换为BCD 码信号。 （4）f-V 变换器 该装置可将单位时间输入的脉冲数按比例变换为电压数值，即当需要将编码器的输出脉冲数变化为电压值时使用。 （5）驱动器和接收器 驱动器将编码器信号放大，并被指定接收器接收。 幻灯片39
3、应用举例（车螺纹）
光电编码器用于数控机床的简图
幻灯片40
（1）常规机床加工螺纹
式中， i 丝杠——丝杠的调节量；
S （I ）——要求的移动速度； t ——为已知量。 )()(1I r S t i 丝杠主
幻灯片41
图 车螺纹控制示意图 a ）
（2）数控机床加工螺纹 时间常数：
其中，Nr ——主轴每转输出的脉冲数；
δ——脉冲当量；
S ——被加工螺纹的导程。 S N T r δ?=图 车螺纹控制示意图 b ）
幻灯片42
（六）感应同步器 1、应用电磁感应原理来测量（角）位移的高精度元件，有直线式和圆盘式两类（检测直线位移和角位移）；
2、直线式感应同步器由定尺和滑尺两部分组成。
幻灯片43
三、速度与角速度的测量
U0
2τ
0.5τ
250mm
定尺
x
正弦励磁 A 绕组sin
余弦励磁 B 绕组cos
滑尺
图 感应同步器结构示意图
（一）测速发电机
图测速发电机
幻灯片44
（二）电机反电势检测法
图电机反电势测量
幻灯片45
四、加速度传感器
图力型加速度计原理示意图
图采用微机测量加速度系统幻灯片46
五、力和压力传感器
（一）应变片
图金属丝应变片
图金属丝应变电阻
幻灯片47
（二）载荷传感器
图测力传感器
幻灯片48
（三）压力传感器
图扩散硅压力传感器幻灯片49
（四）转矩传感器
图无接触传感器
图转矩传感器
幻灯片50
第四节利用传感器的控制实例
本节目的：编制一个程序，用温度传感器检测温度，当室温达到上限（35oC ）使启动鼓风机，使温度下降，当温度达到设定温度下限（30oC ）时，使鼓风机停止。
一、系统连接
二、动作
三、输出数据
四、输入数据
五、地址分配
六、程序
第一章至第七章的单项选择题解析 第一章 1．单项选择题 2）某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是________。 A．绝对误差B．示值相对误差C．引用误差D．准确度等级分析：在这三次交易过程中，绝对误差相同；主要区别是：示值相对误差的分母相差很大，所以示值相对误差也就有很大的不同。 3）在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的_________左右为宜。 A．3倍B．10倍C．1.5倍D．0.75倍 分析：测量时，示值最好落在仪表满度值的2/3左右，这时的示值相对误差较小。 4）用万用表交流电压档（频率上限为5kHz）测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属于________。用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为 1.8V，该误差属于_________。
A．系统误差B．粗大误差C．随机误差D．动态误差 分析：①用频率上限为5kHz的低频仪表测量100kHz这么高频率的信号，由于低频仪表的频率响应跟不上，例如整流二极管的响应慢，放大器需要一定的稳定时间等等，所以读数变小。 ②测量5号干电池电压（正常为1.5V左右，新的约1.65V，旧的低于 1.4V），如果每次示值均为1.8V，很明显是偏大了许多。 5）重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了_________。 A．提高准确度B．加速其衰老C．测试其各项性能指标D．提早发现故障，提高可靠性 分析：高、低温，循环老化试验的结果能较快地暴露出有问题的仪表，并使得这一批仪表尽快进入“稳定试用期”。有的时候，还要在高温条件下，故意加上最高额定电源电压；在低温时，故意加上最低额定电源电压。这样去折腾它们，很恶劣哦！哪些不合格的仪表“泡沫”就会很快“破裂”啦！ 第二章 1．单项选择题 1）电子秤中所使用的应变片应选择______应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择______；一次性、几百个应力试验测点应选择______应变片。
摘要 汽车车速传感器设计是一种智能限速装置，利用速度传感器将转变成的电压信号输送给ECU（Electronic Control Unit）,来控制速度，速度达到规定值时切断电路达到限速的目的。本文介绍了限速装置的工作原理，详细讲述了系统的组成、原理和测试方法。系统采用硬件建软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统的限速装置相比，此限速器具有结构简单、新颖、易于实现的特点。实验证明在整个调速范围内都取得了良好的效果，系统具有良好的稳态精度及动态响应性能，同时也提高了限速装置的整体性能。 关键词 数据采集控制装置磁电式传感器
目录 摘要................................... 错误！未定义书签。前言................................................... III 1传感器的工作原理.. (1) 1.1汽车车速传感器的工作原理 (1) 1.2汽车磁电式车速传感器 (1) 1.3控制装置的工作原理 (2) 2车辆限速装置的设计 (4) 2.1控制装置系统的设计 (4) 2.2数据采集系统的设计 (5) 2.3系统总体设计 (6) 3车辆限速装置的性能测试 (8) 3.1性能指标 (8) 3.2测试方法与结果 (8) 3.3干扰问题 (9) 4汽车车速传感器装置的应用 (9) 5汽车车速传感器装置的发展趋势 (10) 结论.................................................... I 参考文献 (1)
前言 随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。传感器的作用就是根据规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学量转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车的技术性能的发挥。 近年来，汽车保有量迅速增加，车辆安全性已成为人们最关心的问题。为了保障人民生命财产安全，政府部门制定了相关的道路交通安全法规，为了满足安全法规和消费者对车辆安全性的要求，厂商采取了多方面措施来改善车辆的安全性能，其中电子技术起了很大的作用。随着现代电子技术的发展，车辆电子化的程度越来越高，车辆传感器成为汽车电子控制系统的重要组成部件，也是车辆电子技术领域研究的核心技术之一。车辆内传感器的工作环境十分恶劣，因此对传感器的要求也十分严格。这些传感器必须要经受40℃～150℃的温度变化，而且要求精度高、可靠性好、反应快、抗干扰和抗振动能力强，才能准确地实时检测车辆运行的有关状态，速度传感器是列车安全行驶的重要设备，它能否稳定工作，将直接影响到车辆的正常运行。 作为现代信息技术三大支柱之一的传感器技术,已成为21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。在现代汽车电子控制中，传感器广泛用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中，传感器的使用数量和技术水平决定了现代车辆控制系统的性能，为汽车性能的改善提供了有力保障。传感器是汽车电子控制系统的信息源，是促进汽车高档化、电子化、自动化的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。普通汽车上大约装有10-20只传感器，高级豪华轿车则更多。传感器能及时识别外界和系统本身的变化，对温度、压力、位置、转速、体积流量等信息进行实时、准确的测量，并将信息传递给电脑进行处理，从而实现汽车各系统的电子控制。现代社会对车辆性能的要求越来越高，促使汽车传感器技术不断发展，今后汽车传感器的发展趋势是实现微型化、智能化和多功能化，开发新材料、新工艺和新型传感器。
传感器练习题参考
检测技术基础——习题1 1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在 0.4%~0.6% ，该压力表的精度等级应定为 级，另一家仪器商家需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于 0.9% ，应购买级的压力表。 A、 0.2 B、 0.5 C、1.0 D、 1.5 2、某采购员分别在三家商店购买 100kg 大米、 10kg 苹果、 1kg 巧克力，发现均缺少约 0.5kg ， 但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，产生此心理作用的主要因素是。 A、绝对误差 B、示值相对误差 C、满度相对误差 D、精度等级 3、在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪 表量程为欲测量的左右为宜。 A、 3 倍 B、10 倍 C、1.5 倍 D、0.75 倍 4、用万用表交流电压档 ( 频率上限仅为 5kHz) 测量频率高达 500kHz 、 10V 左右的高频电压，发 现示值还不到 2V ，该误差属于。用该表直流电压档测量 5 号干电池电压，发现每次示值均为 1.8V ，该误差属于。 A、系统误差 B、粗大误差 C、随机误差 D、动态误差 5、重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了。 A、提高精度 B、加速其衰老 C、测试其各项性能指标 D、提高可靠性 6、有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求： 1）该表可能出现的最大绝对误差为。 A、 1℃ B、 0.5℃ C、 10℃ D、 200℃2）当示值为20℃时的示值相对误差为，100℃时的示值相对误差为。 A、 2% B、 5％ C、 1％ D、 10％ 7、已知待测拉力约为 70N 左右。现有两只测力仪表，一只为 0.5 级，测量范围为 0 ～ 500N ；另 一只为 1.0 级，测量范围为 0 ～ 100N 。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？ 8、欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电 压表，其精度应选级。若选用量程为300V，其精度应选级，若选用量程为500V的电压表，其精度应选级。 9、某个测温仪表测量范围是0-800摄氏度，使用后重新校验,发现最大绝对误差为6摄氏度,此仪表等 级为多少呢? 10、某压力表的测量范围为0~1MPa，精度等级为1级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？在 校验点（产生最大误差点）理论值为0.5MPa，测得值为0.508MPa问此表是否满足该表精度要求？ 11、随机误差在测量中不可避免，试说明其分布规律？具有哪些特点？（复习测量中三 大类误差的特点、产生原因与处理方法）
边坡监测传感器系统的硬件设计 尧春燕余清华林兴立 （暨南大学土木工程系广州510632） 摘要：本文从系统组成、工作原理及硬件设计三个方面详细介绍本创新成果——边坡监测传感器系统。 无线传感器网络WSN是随着微电子技术、计算机技术和无线通信技术的进步而兴起的一项新技术，它由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集、和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。本课题将无线传感器网络应用于边坡稳定的长期监测，可以实现一天二十四小时自动监测，从而实时获取精确的监测数据，具有自动化、智能化程度高和效率高等特点。 1、边坡监测传感器系统组成 本边坡监测传感器系统基于无线传感器网络,其主要由硬件部分和软件部分组成，硬件部分包括监测区域内的节点模块、基站模块（中继）、GPRS模块和监测中心计算机；软件部分包括单片 机控制程序和监测中心计算机中的应用程序。系统中每一部分都是模块化的，具有结构紧凑、易于维护等优点。 传感器系统组成简图
2、系统的工作原理 本监测系统主要有数据采集、数据传输、数据转换并加入数据库、数据处理五项功能。数据采集由监测区域内各节点完成，监测区域内的节点组成数据采集网络，单个节点可以是加速度传感器、土压力传感器、孔隙水压力传感器、温度传感器等及其组合，用于测量该节点各层土体中的土压力、土体位移、孔隙水压力、土体温度等数据，并将数据通过传感器内置的单片机进行初步处理，再通过埋设的电缆把数据传递给埋设在表层的无线发射装置。各节点的无线发射装置将数据汇集到监测区域的基站中，数据采集过程完成。数据传输过程则由基站将数据通过GPRS发射装置发送到无线GSM网络，经由国际互联网，传递到数据接收终端（这里采用个人计算机）。终端接收到数据后，数据采集装换软件将数据纳入数据库。数据库处理软件便可以通过长期监测建立起来的数据库调用数据，列出供人查询，更进一步，软件可以根据数据绘制出边坡位移、压力、温度等曲线，直观的将边坡的变化呈现出来，通过设定位移等参数的阀值，并设置数据自动更新，可以动态地监测边坡的变化并在数据达到阀值时发出报警。 3、传感器系统硬件设计： 3、1、传感器模块（原理参照中期成果） 加速度传感器、电阻应变式土压力传感器以及温度传感器。由于本系统主要用来监测边坡位移，因此节点设计的重点放在加速度传感器上。 本设计采用MMA7260Q高集成度三轴加速度传感器。MMA7260Q是一种低成本单芯片三轴向高灵敏度加速度传感器，基于表面微机械结构，集成信号调理电路、单极点低通滤波器和温度补偿部分，并且具有4种不同的灵敏度选择模式。滤波器截止频率已在出厂前设定，不需要外部调整。同时它包含一种睡眠模式，使其成为小型电池供电便携式设备的理想之选。MMA7260Q能在XYZ三个轴向上以极高的灵敏度读取低重力水平的坠落、倾斜、移动、放置、震动和摇摆，它是同类产品中的第一个单芯片三轴向加速器。主要具有以下特点：①XYZ：在一个设备中提供三轴向检测灵敏度。②可选灵敏度：1．5、2、4和6 g。③低功耗：500uA 。 ④睡眠模式：3uA ，是电池供电的手持电子产品的理想之选。⑤低压运行：2．2—3．6 V。⑥快速启动：lms。⑦低噪音：达到更高的分辨率、更高的精确度。 ⑧封装：16引脚6 mm×6 mm×1．45 mm方体扁平封装(QFN)。
压电式传感器 一、选择填空题： 1、压电式加速度传感器是（D ）传感器。 A、结构型 B、适于测量直流信号 C、适于测量缓变信号 D、适于测量动态信号 2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（A ）。 A、晶体不产生压电效应 B、在晶体的电轴x方向产生电荷 C、在晶体的机械轴y方向产生电荷 D、在晶体的光轴z方向产生电荷 3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（B ）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（C），压电陶瓷的稳定性（C ）。 A、高，差 B、高，好 C、低，差 D、低，好 5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（D）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 6、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电压放大器和电荷放大器两种形式。 二、简答题 1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？ 答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。 2、压电式传感器为何不能测量静态信号？ 答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。所以压电式传感器不能测量静态信号。
传感器与检测技术试卷及答案 （（（（试卷一试卷一试卷一试卷一）））） 第一部分选择题（共24 分） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2 分，共24分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项 是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分。1．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（） A．压力B．力矩C．温度D．厚度 2．属于传感器动态特性指标的是（） A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率 3．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（） A．光电式传感器B．电容式传感器 C．压电式传感器D．磁电式传感器 4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（） A．变极板面积型B．变极距型 C．变介质型D．容栅型 5．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（） A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度 C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗 7．固体半导体摄像元件CCD 是一种（） A．PN结光电二极管电路B．PNP 型晶体管集成电路 C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路 8．将电阻R 和电容C 串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是 （） A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声 C．克服串扰D．消除电火花干扰 9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上次 采样值为0.301，则本次采样值Yn应选为（） A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.315 10．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最 小输入电压信号为（） A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV 11．周期信号的自相关函数必为（） A．周期偶函数B．非周期偶函数 C．周期奇函数D．非周期奇函数 12．已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（）
1、已知一等强度梁测力系统， R x 为电阻应变片，应变片灵敏系数 K=2，未 受应变时，R ＜ = 100 ?。当试件受力 F 时，应变片承受平均应变 ￡ = 1000卩m/m , 求： (1) 应变片电阻变化量 ？ R ＜和电阻相对变化量？ R x /R x 。 (2) 将电阻应变片 R ＜置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流 3V, 求电桥输出电压及电桥非线性误差。 (3) 若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取 解: (1) RX K R X R X K R X 2 1000 100 0.2() 化时，电桥输出电压为 U O (3)要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 2倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两 个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥, 且取其他桥臂电阻也为 Rx 。 1 R X 此时，U o — E - 0.003(V)，r L 0 2 R X 要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 4倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相 同的应变片，2个受拉应变，2个受压应变，形成全桥差动电桥。 2、有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器(见下图) 。其中 a=16mm,b=24mm,两极板间距为4mm 。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置 上平移了 5mm ，求： R X R X 0.2 100 0.2% (2)将电阻应变片 Rx 置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为 Rx 。当Rx 有？ Rx 的变 R X R X U O (云r i )E 3 (100 0.2 丄) 200 0.2 2 0.0015(V) 非线性误差: r L R X /2R X 1 R X /2R X 100% 0.1% 此时，U o R X R X 0.006(V)，r L 0
测验1 一、单项选择题 １、传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的 (分数：2分) ?Ａ．工作量程愈大?B. 工作量程愈小?Ｃ. 精确度愈高 D. 精确度愈低 标准答案是:Ａ。您的答案是：A 2、属于传感器静态特性指标的是 (分数：2分） A．固有频率 B. 灵敏度 C．阻尼比?Ｄ. 临界频率 标准答案是:B。您的答案是：B 3、封装在光电隔离耦合器内部的是?（分数：2分）?A. 两个发光二极管?B. 两个光敏二极管?C. 一个光敏二极管和一个光敏三极管 D. 一个发光二极管和一个光敏二极管 标准答案是：D。您的答案是：Ｄ ４、适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是 (分数:2分) ?A. 霍尔式?B. 涡流式 C. 电感式 D．电容式 标准答案是:B。您的答案是：B ５、当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷,去掉外力时电荷消失,这种现象称为 （分数：２分)?A. 压阻效应?Ｂ．应变效应 C. 霍尔效应 D．压电效应 标准答案是：Ｄ。您的答案是:D 6、热电偶式温度传感器的工作原理是基于（分数：２分) ?A. 压电效应?B．热电效应 C. 应变效应 D. 光电效应 标准答案是:B。您的答案是：B 7、矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于 (分数:2分）?A. 气敏传感器?Ｂ. 水份传感器 Ｃ. 湿度传感器?D. 温度传感器 标准答案是:A。您的答案是:A 8、高分子膜湿度传感器用于检测（分数：2分) Ａ. 温度 B. 温度差? C. 绝对湿度? D. 相对湿度 标准答案是:D。您的答案是:D 9、下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是 (分数:２分)?A. 自感式 Ｂ. 差动变压器式 Ｃ．电涡流式?D. 变极距电容式 标准答案是：B。您的答案是:B 10、 ADC０8０4是八位逐次逼近型的（分数:2分） A．数/模转换器?B. 模/数转换器 C. 调制解调器?Ｄ. 低通滤波器
传感器原理及其应用习题 第1章传感器的一般特性 一、选择、填空题 1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。 2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。 3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。 4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。 5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω0越_________, 其工作频带越宽。 6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。 7、非线性电位器包括和两种。 8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（C ）两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。 A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 10、属于传感器静态特性指标的是（D ） A.固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 D.重复性 11、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）。
A. 线性度 B. 灵敏度 C. 频域响应 D. 重复性 12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（） A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快 B 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其工作频带越宽 C 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。 D 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其响应速度越快。 二、计算分析题 1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。 2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。 作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义 第2章电阻应变式传感器 一、填空题 1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称__应变_____效应；半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化，这种现象称__压阻_____效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应。 2、产生应变片温度误差的主要因素有＿电阻温度系数的影响、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响＿。 3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法、＿、。 4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥__接法可以得到最大灵敏度输出。 5. 半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍 6．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除线性误差同时还能起到温度补偿
1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值 相对真值 输入输出 测量误差
第一章 1. WSN历史大体分为三个阶段，每个阶段的特点是什么 第一阶段：传统的传感器系统。特征在于传感器节点只产生探测数据流，没有计算机能力，且相互之间不能通信。 第二阶段：传感器网络节点集成化。这阶段的技术特点是采用了现在微型化的传感器节点，这些节点可以同时具备感知能力，计算能力和通信能力。 第三阶段：多跳自组网。这阶段特点是网络传输自组织，节点设计低功耗。 2. 无线网络的分类是什么 无线网络分为有基础设施网和无基础设施网，有基础设施网包括WIFI和WIMAX,无基础设施网包括移动Ad hoc网络和无线传感器网络。 3. 什么是WSN 无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。4．WSN的网络体系结构是什么样的 传感器网络通常包括：传感器节点、汇聚节点和管理节点。 5. 传感器结点的结构由哪几部分组成，各部分的功能是什么 传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。 传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换。 处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据。 无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据。 能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。 6. WSN改进型的协议栈体系结构是什么样的 定位和时间同步子层在协议栈中的位置比较特殊。它们既要依赖于数据传输通道进行协作定位和时间同步协商，同时又要为网络协议各层提供信息支持，如基于时分复用的MAC协议，基于地理位置的路由协议等都需要定位和同步信息。 能量管理在每个协议层中都要增加能量控制代码，并提供给操作系统进行能量分配决策； QOS管理在各协议层设计队列管理、优先级控制或者带宽预留机制，并对特定应用的数据给予特别处理； 拓扑控制利用物理层、链路层或路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优化MAC协议和路由协议的协议过程，提高协议效率，减少网络能量消耗； 网络管理则要求协议各层嵌入各种信息接口，并定时收集协议运行状态和流量信息，协调控制网络中各个协议组件的运行。 7. WSN 与AD HOC网络有什么相同点与不同点 8.传感器结点受到哪三方面因素的限制 电源能量限制、通信能力受限、计算和存储能力受限。 9. 传感器网络的组网特点有哪些 无线传感器网络主要特点包括自组织性、以数据为中心、应用相关性、动态性、网络规模大和需要高的可靠性等。 第二章练习1 1. WSN路由协议的定义是什么 WSN路由协议是一套将数据从源节点传输到目的节点的机制。 2. WSN路由协议的设计目标有哪几点 满足应用需求 低网络开销 资源利用的整体有效性 网络高吞吐率 3. 什么是数据中心网络、地址中心网络 4. WSN的网络体系结构是什么样的 路由协议的要求是什么 1)能量高效（协议简单&节省能量&均衡消耗） 2)可扩展性（网络范围&节点密度） 3)鲁棒性（节点变化&拓扑变化） 4）快速收敛性 6. WSN路由协议的关键技术有哪些 考虑网络和节点能量优化（硬件限制） 具有高可扩展性（网络规模&自组织） 适应强网络拓扑变化（节点移动&无线信道）
测验1 一、单项选择题 1、传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（分数：2分） A. 工作量程愈大 B. 工作量程愈小 C. 精确度愈高 D. 精确度愈低 标准答案是：A。您的答案是：A 2、属于传感器静态特性指标的是（分数：2分） A. 固有频率 B. 灵敏度 C. 阻尼比 D. 临界频率 标准答案是：B。您的答案是：B 3、封装在光电隔离耦合器内部的是 （分数：2分） A. 两个发光二极管 B. 两个光敏二极管 C. 一个光敏二极管和一个光敏三极管 D. 一个发光二极管和一个光敏二极管 标准答案是：D。您的答案是：D 4、适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（分数：2分） A. 霍尔式 B. 涡流式 C. 电感式 D. 电容式 标准答案是：B。您的答案是：B 5、当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为 （分数：2分） A. 压阻效应 B. 应变效应 C. 霍尔效应 D. 压电效应 标准答案是：D。您的答案是：D 6、热电偶式温度传感器的工作原理是基于（分数：2分） A. 压电效应 B. 热电效应 C. 应变效应 D. 光电效应 标准答案是：B。您的答案是：B
7、矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（分数：2分） 气敏传感器A. 水份传感器B. 湿度传感器C. 温度传感器D. AA。您的答案是：标准答案是：分）（分数：28、高分子膜湿度传感器用于检测 温度A. 温度差B. C. 绝对湿度 D. 相对湿度 标准答案是：D。您的答案是：D 9、下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（分数：2分） A. 自感式 B. 差动变压器式 C. 电涡流式 D. 变极距电容式 标准答案是：B。您的答案是：B 10、 ADC0804是八位逐次逼近型的（分数：2分） A. 数/模转换器 B. 模/数转换器 C. 调制解调器 D. 低通滤波器 标准答案是：B。您的答案是：B 11、热电偶的热电动势包括（分数：2分） A. 接触电势和温差电势 B. 接触电势和非接触电势 C. 非接触电势和温差电势 D. 温差电势和汤姆逊电势 标准答案是：A。您的答案是：A 12、为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（分数：2分） A. 编码 B. 压缩 C. 前处理 D. 后处理 标准答案是：C。您的答案是：C 测验2 一、单项选择题 1、热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（分数：2分） A. 相对湿度
试卷五 一、单项选择题（每小题 1分，共 15分） 1.传感器一般包括敏感元件和（ D ） A ．弹性元件 Ｂ．霍尔元件 Ｃ．光电元件 2.如果按被测对象分类，温度传感器和压力传感器属于（C ） A ．物理型传感器 Ｂ．生物量传感器 Ｃ．物理量传感器 Ｄ．转换元件 Ｄ．化学量传感器 Ｄ．压电传感器 Ｄ．稳定性 3.以下传感器中具有能量放大作用的是（ B ） A ．热电偶 Ｂ．电感式传感器 Ｃ．光电池 4.以下特性属于传感器动态特性的是（ A ） A ．瞬态响应 5.传感器在零点附近的分辨力称为（A A ．阀值 Ｂ．线性度 Ｃ．灵敏度 ） Ｂ．分辨力 Ｃ．迟滞 Ｄ．重复性 6.电阻式传感器是一种基本电量传感器，其非电量与电量转换是通过测量（ D ） A ．电流值 7.据光生伏打效应制成的光电器件是（ B ） A ．光敏电阻 Ｂ．电压值 Ｃ．电感值 Ｄ．电阻值 Ｂ．光电池 Ｃ．光敏二极管 Ｄ．光敏晶闸管 8.家用彩色电视机的色彩调整使用的传感器是（A A ．光纤传感器 Ｂ．红外传感器 Ｃ．色彩传感器 Ｄ．温度传感器 9.弹性敏感元件的灵敏度和线性度有相互矛盾的问题，提高灵敏度，线性度会（C A ．变差 Ｂ．变好 10.利用霍尔效应制成的传感器是（ C ） A ．磁敏传感器 Ｂ．温度传感器 Ｃ．霍尔传感器 Ｄ．气敏传感器 11.影响超声波的衰减程度的因素有介质和（ B A ．温度 Ｂ．频率 12.用来衡量物体温度数值的标尺称为（ D ） A ．摄氏度 13.属于半导体气敏传感器的是（ C ） A ．固体电解质式 14.微生物传感器和酶传感器都属于（D ） ） Ｃ．不变 Ｄ．不能确定 ） Ｃ．湿度 Ｄ．浓度 Ｂ．华氏温度 Ｃ．绝对温标 Ｄ．温标 Ｂ．光干涉式 Ｃ．氧化物系 Ｄ．接触燃烧式 ） A ．电阻传感器 Ｂ．电感传感器 Ｃ．电容传感器 Ｄ．生物传感器 15.智能传感器不具有的功能是（ C ） A ．自检 16.在测谎仪中一般采用（a A ．热敏电阻 17.电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和（ B ） A ．金属电容式 Ｂ．高分子电容式 Ｃ．半导体电容式 Ｄ．单晶电容式 18.酶传感器的信号变换方法有电位法和（ C ） A ．电压法 19.弹性滞后的主要原因是材料内部存在的分子间（ D ） A ．吸引力 20.以下不属于传感器主要发展方向的是（ B ） A ．开发新材料 Ｂ．简单化 Ｂ．自诊断 Ｃ．自修复 Ｄ．自维护 ） Ｂ．光敏电阻 Ｃ．磁敏电阻 Ｄ．压敏电阻 Ｂ．电阻法 Ｃ．电流法 Ｄ．电容法 Ｄ．内摩擦 Ｂ．排斥力 Ｃ．相容性 Ｃ．集成化 Ｄ．智能化
《传感器及应用技术》期末考试试题（C套）答案 1、填空题（每空1分，共30分）： 1、现代信息技术的三大支柱是指：传感器技术、通信技术、计算机技术 2、国家标准(GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义：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。 3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。 4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代，来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。 5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。 6、对测量结果评价的三个概念（１）精密度、（２）准确度、（３）精确度 7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述－－称为传感器的特性。 8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化，从而变成电阻值变化。 9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。 10、电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。 11、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面产生电荷，从而实现非电量的电测转换。 12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。 13光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。 14、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器，主要用来测量磁场的大小。 15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。 16、当输入端加电流I，并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势，这种现象就是霍尔效应。
传感器技术绪论习题 一、单项选择题 1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。 A. 应变式传感器 B. 化学型传感器 C. 压电式传感器 D. 热电式传感器 2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（C ），构成信息技术的完整信息链。 A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术 4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（ A ）三大类。 A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型 5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（ B ）。 A. 传感器＋通信技术 B. 传感器＋微处理器 C. 传感器＋多媒体技术 D. 传感器＋计算机 6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（D ）的传感器。 A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官 7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。 A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ）。 A. 测量 B. 感知 C. 信号调节 D. 转换 9、传感技术与信息学科紧密相连，是（C ）和自动转换技术的总称。 A. 自动调节 B. 自动测量 C. 自动检测 D. 信息获取 10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（ A ） A．应变式传感器B．速度传感器 C．化学型传感器D．能量控制型传感器 二、多项选择题 1、传感器在工作过程中，必须满足一些基本的物理定律，其中包含（ABCD）。 A. 能量守恒定律 B. 电磁场感应定律 C. 欧姆定律 D. 胡克定律 2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科，涉及（ABC ）等多方面的综合技术。 A. 传感检测原理 B. 传感器件设计 C. 传感器的开发和应用 D. 传感器的销售和售后服务 3、目前，传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用，以下领域采用了传感技术的有：（ABCD ）。 A. 工业领域 B. 海洋开发领域 C. 航天技术领域 D. 医疗诊断技术领域 4、传感器有多种基本构成类型，包含以下哪几个（ABC ） A. 自源型 B. 带激励型 C. 外源型 D. 自组装型 5、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按输出量分 D. 按能量变换关系分 6、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按构成分 D. 按输出量分
CMOS图像传感器的工作原理及研究 摘要：介绍了CMOS图像传感器的工作原理，比较了CCD图像传感器与CMOS图像传感器的优缺点，指出了CMOS图像传感器的技术问题和解决途径，综述了CMOS图像传感器的现状和发展趋势。 1 引言 自从上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念后，固体图像传感器便得到了迅速发展，成为传感技术中的一个重要分支，它是PC机多媒体不可缺少的外设，也是监控中的核心器件。互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器与电荷耦合器件（CCD）图像传感器的研究几乎是同时起步，但由于受当时工艺水平的限制，CMOS图像传感器图像质量差、分辨率低、噪声降不下来和光照灵敏度不够，因而没有得到重视和发展。而CCD 器件因为有光照灵敏度高、噪音低、像素少等优点一直主宰着图像传感器市场。由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器过去存在的缺点，现在都可以找到办法克服，而且它固有的优点更是CCD器件所无法比拟的，因而它再次成为研究的热点。 70年代初CMOS传感器在NASA的Jet Pro pul sion Laboratory(JPL)制造成功，80年代末，英国爱丁堡大学成功试制出了世界第一块单片CMOS型图像传感器件，1995年像元数为（128×128）的高性能CMOS有源像素图像传感器由喷气推进实验室首先研制成功[1]，1997年英国爱丁堡VLSI Ver sion公司首次实现了CMOS图像传感器的商品化，就在这一年，实用CMOS技术的特征尺寸已达到0.35mm，东芝研制成功了光敏二极管型APS，其像元尺寸为5.6mm×5.6mm，具有彩色滤色膜和微透镜阵列，2000年日本东芝公司和美国斯坦福大学采用0.35mm技术开发的CMOS-APS已成为开发超微型CMOS摄像机的主流产品。 2 技术原理 CCD型和CMOS型固态图像传感器在光检测方面都利用了硅的光电效应原理，不同点在于像素光生电荷的读出方式。CMOS图像传感器芯片的结构 [2]如图1所示。典型的CMOS像素阵列[3]，是一个二维可编址传感器阵列。传感器的每一列与一个位线相连，行允许线允许所选择的行内每一个敏感单元输出信号送入它所对应的位线上（图2），位线末端是多路选择器，按照各列独立的列编址进行选择。根据像素的不同结构[4]，CMOS图像传感器可以分为无源像素被动式传感器（PPS）和有源像素主动式传感器（APS）。根据光生电荷的不同产生方式APS又分为光敏二极管型、光栅型和对数响应型，现在又提出了DPS(digital pixel sensor)概念。
摘要 本文主要介绍一种传感器测试系统的设计，该设计中所涉及的传感器主要包括：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、压差传感器、流量传感器等。所涉及的仪表主要有手操、巡检仪、变频器、AI工业智能调节器、AIJ智能调节器等。以及执行机构主要有变频器和调节阀。本次设计的传感器测试系统是专门为电气类专业（电气工程、自动化、检测仪器及仪表等）所设计的综合实验装置。完成典型传感器（温度、湿度、压力、流量、液位、电参数）测试及校验，并可实现对被控对象的建模、系统设计及系统稳定性分析、系统的参数整定、系统的性能指标检定。可为检测技术、控制原理、计算机控制技术、集散控制系统、过程控制及仪表等课程开设实验、实训及科研项目研究，为以后从事自动控制系统研发设计、集成安装、调试、运行操作、维护、维修等工作奠定一定的基础。还可以为本科生、研究生、专业教师及科研人员从事控制系统的实验、实训及科学研究的提供一个重要的平台。 关键词传感器测试系统变频器智能调节器
Abstract This paper describes the design of a sensor test system involved in the design of sensors including: temperature sensors, humidity sensors, pressure sensors, pressure sensors, flow sensors. Involved in the instrument hand operation, data logging devices, inverter, AI industrial smart regulator, the AIJ smart regulator and so on implementing agencies inverter and control valve. The design of the sensor test system is designed for electrical specialty (electrical engineering, automation, testing equipment and instruments, etc.) the design of the integrated test device. Complete a typical sensor (temperature, humidity, pressure, flow, level, electrical parameters) testing and validation, and implementation of the controlled object modeling, system design and system stability analysis, system parameter tuning, system performance Index test.training and research projects for future development in the automatic control system design, integration, installation, commissioning, operation, Maintenance, repair and so lay a foundation. Can also undergraduate, graduate, professional teachers and researchers engaged in the control experiment, training and scientific research provides an important platform. Keywords Sensor Test System frequency transformer Smart Regulato