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第1章緒論

1.傳感器的基本概念是什么？一般情況下由哪幾部分組成？

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB7665-87)傳感器的定義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

2.傳感器有幾種分類(lèi)形式，各種分類(lèi)之間有什么不同？

共有10種分類(lèi)形式。根據(jù)傳感器的工作機(jī)理：基于物理效應(yīng)、基于化學(xué)效應(yīng)、基于生物效應(yīng)；傳感器的構(gòu)成原理：結(jié)構(gòu)型與物性型；能量轉(zhuǎn)換情況：能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型；根據(jù)傳感器的工作原理分類(lèi)：可分為電容式、電感式、電磁式、壓電式、熱電式、氣電式、應(yīng)變式等；根據(jù)傳感器使用的敏感材料分類(lèi)：可分為半導(dǎo)體傳感器、光纖傳感器、陶瓷傳感器、高分子材料傳感器、復(fù)合材料傳感器等；根據(jù)傳感器輸出信號(hào)為模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)：可分為模擬量傳感器和數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)傳感器；根據(jù)傳感器使用電源與否：可分為有源傳感器和無(wú)源傳感器；根據(jù)傳感器與被測(cè)對(duì)象的空間關(guān)系：可分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器；根據(jù)與某種高新技術(shù)結(jié)合而得名的傳感器：如集成傳感器、智能傳感器、機(jī)器人傳感器、仿生傳感器等；根據(jù)輸入信息分類(lèi)：可分為位移、速度、加速度、流速、力、壓力、振動(dòng)、溫度、濕度、粘度、濃度等。

3.舉例說(shuō)明結(jié)構(gòu)型傳感器與物性型傳感器的區(qū)別。

結(jié)構(gòu)型：利用物理學(xué)中場(chǎng)的定律構(gòu)成的，特點(diǎn)是其工作原理是以傳感器中元件相對(duì)位置變化引起場(chǎng)的變化為基礎(chǔ)，而不是以材料特性變化為基礎(chǔ)。其基本特征是以其結(jié)構(gòu)的部分變化或變化后引起場(chǎng)的變化來(lái)反映被測(cè)量(力、位移等)的變化。如電容傳感器利用靜電場(chǎng)定律研制的結(jié)構(gòu)型傳感器。

物性型：利用物質(zhì)定律構(gòu)成的,如虎克定律、歐姆定律等。物質(zhì)定律是表示物質(zhì)某種客觀(guān)性質(zhì)的法則。這種法則，大多數(shù)是以物質(zhì)本身的常數(shù)形式給出。這些常數(shù)的大小，決定了傳感器的主要性能。因此，物性型傳感器的性能隨材料的不同而異。如，光電管利用了外光電效應(yīng)，壓敏傳感器是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。

6.什么是信息？信息的基本特征是什么？

“信息是物質(zhì)存在的一種方式、形態(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也是事物的一種普遍屬性，一般指數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，可以使消息中所描述事件的不定性減少。”

①普遍性；②客觀(guān)性；③依附性；④時(shí)效性(動(dòng)態(tài)性)；⑤可識(shí)別；⑥可轉(zhuǎn)換；⑦可傳輸；⑧可存儲(chǔ)； eq \o\ac(○,9)可共享性、永不枯竭性。

7.什么是信息技術(shù)？什么是3C技術(shù)？

信息技術(shù)是研究信息的獲取、傳輸和處理的技術(shù)，是指有關(guān)信息的收集、識(shí)別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測(cè)、分析和利用等的技術(shù)，是用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱(chēng)。

“3C”技術(shù)——Collection Communication Computer)，指信息的收集、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)。

第2章 傳感器的理論基礎(chǔ)

3.舉例說(shuō)明傳感器與守恒定律、場(chǎng)的定律、統(tǒng)計(jì)法則和物質(zhì)定律的關(guān)系。

利用守恒定律構(gòu)成的傳感器，如利用差壓原理進(jìn)行流量測(cè)量的傳感器，其基本原理是以能量守恒定律、伯努利方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的；

利用場(chǎng)的定律構(gòu)成的傳感器，其性能由定律決定，與使用材料無(wú)關(guān)，如利用靜電場(chǎng)的有關(guān)定律制成電容傳感器，利用電磁感應(yīng)定律可以構(gòu)成磁電感應(yīng)式傳感器；以差壓變壓器為例，使用坡莫合金或鐵氧體做鐵芯，都是作為差壓變壓器工作。

利用各種物質(zhì)定律構(gòu)成的傳感器統(tǒng)稱(chēng)為物性型傳感器。這些傳感器的主要性能在很大程度上受相應(yīng)的物理常數(shù)或化學(xué)、生物特性所決定，也即與物質(zhì)的材料密切相關(guān)，利用半導(dǎo)體物質(zhì)具有的壓阻、熱阻、光阻、濕阻和霍爾等效應(yīng)，可以分別制成力、壓力、溫度、光強(qiáng)、濕度和磁場(chǎng)等傳感器，利用壓電材料所具有的壓電效應(yīng)可制成壓電式、聲表面波和超聲波等傳感器，利用生物、化學(xué)敏感特性制成的生物、化學(xué)傳感器等。

統(tǒng)計(jì)物理學(xué)認(rèn)為：所有宏觀(guān)上可觀(guān)測(cè)的物理量都是相應(yīng)微觀(guān)量的統(tǒng)計(jì)平均值，許多看似雜亂無(wú)章的微觀(guān)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。利用熱噪聲的熱力學(xué)溫度的關(guān)系可以構(gòu)成熱噪聲型熱敏電阻。

目前成功利用構(gòu)成傳感器的法則是奈奎斯特定理，利用熱噪聲與絕對(duì)溫度的關(guān)系可以構(gòu)成熱噪聲型熱敏電阻。由于絕對(duì)溫度與熱噪聲電壓之間有確定的關(guān)系，因此它可作為彼岸準(zhǔn)溫度計(jì)用來(lái)直接測(cè)量絕對(duì)溫度而不需要校準(zhǔn)

4.什么是熱平衡型的一次效應(yīng)和二次效應(yīng)？寫(xiě)出熱平衡現(xiàn)象中的麥克斯韋關(guān)系式，舉例說(shuō)明它們?cè)趥鞲衅髦械膽?yīng)用。

不同種類(lèi)能量所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度型狀態(tài)量與容量型狀態(tài)(或相反)微分之比為定值，具有這種關(guān)系的效應(yīng)稱(chēng)為熱平衡一次效應(yīng)，一次效應(yīng)是可逆的；

同一種類(lèi)能量的示強(qiáng)變量與示容變量微分之比，或同一種類(lèi)能量的示容變量與示強(qiáng)變量微分之比，是不能直接構(gòu)成傳感器的，這些比例系數(shù)雖然不能在傳感器中直接而將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，但可以利用其中的狀態(tài)量與其他狀態(tài)量之間的關(guān)系制成各種傳感器，這種變換稱(chēng)為二次效應(yīng)，二次效應(yīng)沒(méi)有逆效應(yīng)。

一次效應(yīng)

總結(jié)

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