传感器与检测技术 习题答案 (胡向东 第 4版) 第1--10章 概述---辐射与波式传感器.pdf

《传感器与检测技术(胡向东 第 4 版)》 习题参考答案(完全版) 1 第 1 章 概述 学习拓展： 以智能手机为例，其所包含的传感器有：加速度传感器、重力传感器、光线传感器、距 离传感器、磁（场）传感器、陀螺仪、GPS 位置传感器、指纹传感器、霍尔传感器、气压传 感器、心率传感器、血氧传感器、温度传感器、摄像头等。 1.1 什么是传感器？ 答：传感器是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，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2 传感器的共性是什么？ 答：传感器的共性就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位 移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器一般由哪几部分组成？ 答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件。此外，一般还包括信号调理电路、辅 助电源等。 1.4 传感器是如何进行分类的？ 答：①按输入量分，包括位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等；②按 输出量分，有模拟式传感器和数字式传感器；③按工作原理分，有应变式、电容式、电感式、 压电式、热电式传感器等；④按基本效应分，可分为物理型、化学型和生物型三种传感器； ⑤按构成分，分为物性型和结构型；⑥按能量变换关系分，可分为能量变换型和能量控制型 8 传感器。⑦按技术特征分，分为普通传感器和新型传感器；○按传感器的尺寸大小可分为宏 传感器和微传感器； 9 按传感器的存在形式可分为硬传感器和软传感器。 ○ 1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？ 答：总体上说，传感器技术的发展趋势可以概括为九个方面：一是提高与改善传感器的 技术性能；二是开展基础理论研究，寻找新原理、开发新材料、采用新工艺或探索新功能等； 最新的发展还包括传感器的无线化、微型化、集成化、网络化、智能化、安全化和虚拟化。 这些发展不是独立的，往往相辅相成、彼此关联、相互融合，从而推动传感器由分离器件向 数字化、网络化、系统集成与功能复合和应用创新方向发展。 1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？ 2 答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定 性处理。 1.7 试从传感器角度论述我国面临的信息安全挑战。 答：（1）我国经济社会高质量发展和国家安全等依赖大量信息的运用；传感器作为信息 采集的基本手段使用广泛，深入各行各业； （2）传感器数据作为各行业应用的基础数据，具有“第一数据”的地位； （3）我国传感器生产研发能力与国外相比还存在较大差距，特别是高端传感器，大量 依赖进口。导致一方面传感器 （特别是高端传感器）的取得要受制于人 （“卡脖子”）；另一 方面，传感器在使用过程中所产生的数据（特别是某些关键数据）可能隐秘或不受控制地被 非授权方获取，引起信息安全问题，进而威胁我国国家主权安全、经济安全等。 第 2 章 传感器的基本特性 2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静特性是它在稳态信号作用下的输入—输出关系。静态特征所描述的传感 器的输入、输出关系中不含时间变量。其主要指标有线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复 性和漂移。 2.2 传感器输入输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的理想输入—输出特性应是线性化的，有助于简化传感器的理论分析、数据 处理、制作标定和测试。若传感器的非线性项的次方不高，在输入量变化范围不大的条件下， 可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似的代表实际曲线的一段，但 多数情况下是用最小二乘法求出拟合直线。 2.3 什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特征是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特征，即其输出 对随时间变化的输入量的响应特性。传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用 瞬态响应法和频率响应法来分析。 2.4 描述传感器动态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器动态特征