第14章 数字式传感器
传感器的标定与校准
14.2 传感器的静态特性标定
1.静态标定条件 205 ℃；≤85%RH； 76060 mm汞柱 2.标定仪器设备 标准量具 精度等级的确定 ●标准量具的精度等级比被标定传感器至少高一个等级； ●附加设备又必须比标准量具至少高一个等级。 3.静态特性标定方法——比较法 ●创造一个静态标准条件； ●选择标准量具； ●标定步骤： 全量程等间隔分点标定； 正、反行程往复循环一定次数逐点标定 输入标准量,测试 传感器相应的输出量 ； 列出传感器输出-输入数据表格或绘制输出-输入特性曲线； 数据处理获取相应的静态特指标。
2 相对误差 实际相对误差： 14-3 标称相对误差 或示值相对误差 14-4 测量误差是对某一次具体测量好坏的评价。
14.1 测量误差基本概念
图14-2求一阶传感器时间常数方法
14.3 传感器的动态特性标定
二、二阶传感器的动态标定 确定传感器的阻尼比和固有频率n 。 欠阻尼二阶传感器的阶跃响应 如图14-3
图14-3 二阶传感器 1 的阶跃响应
14.3 传感器的动态特性标定
y t 以d= n√1–2作衰减振荡,按求极值的方法可得 各振荡峰值对应的时间tp=0,/d,2/d,……,将 t=/d代入y t 的表达式,可得最大过冲量M 或 测得M,由上式或图14-4,可求阻尼比；由标定测得的tp ,得fd d n。
14.1 测量误差基本概念
例14-2 某测温传感器的测量范围为0~1000℃,根据工艺要 求,温度指示值的误差不允许超过7℃,试问应如何选择传感 器的精度等级才能满足以上要求 解：根据工艺要求,传感器的精度应满足： 此精度介于0.5级和1.0级之间,若选择精度等级为1.0级的传 感器,其允许最大绝对误差为10℃,这就超过了工艺要求的 允许误差,故应选择0.5级的精度才能满足工艺要求。 根据工艺要求来选择仪表精度等级时,仪表的精度等级值应 不大于工艺要求所计算的精度值
(完整版)传感器选择题题库
传感器单选和多选题库－王永青200404绪论一. 单项选择题1. 将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置称之为（）。
A.传感器B.敏感元件C.转换元件D.传感器技术2. 将感受的非电量直接转换为电量的器件称为（）。
A.敏感元件B.预变换器C.转换元件D.传感器二. 多项选择题1. 传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门应用技术，它是（）三个要素的最佳结合。
A.检测（传感）原理B.材料力学C.工艺加工D.测量电路E.辅助电源2. 传感器一般由三部分组成，其中包括（）。
A传感器的接口B敏感元件C转换元件D测量电路E软件技术3. 能够将被测非电量预先变换成一种易于变换成电量的非电量的器件称为（）。
A.转换元件B.预变换器C.敏感元件D.测量元件4.传感器的发展方向为（）。
A.固态化B.集成化和多功能化C.图像化D.智能化E.数字化答案：一.1.A 2.C二.1.ABC 2.BCD 3.BC 4.ABCDE第一章传感器的一般特性一. 单项选择题1.下列传感器的特性指标中属于静态特性的是（）。
A.频率响应B.动态灵敏度C.过渡时间D.重复性2.传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称之为（）。
A.动态特性B.静态特性C.静态量D.动态量3.传感器对于随时间变化的输入量的响应特性称为（）。
A.静态特性B.动态特性C.频率特性D.幅频特性4.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5.在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程输出值的百分比称之为（）。
A.灵敏度B.分辨率C.精确度D.线性度6.已知一传感器的静态特性方程为Y=2+3X，则其灵敏度为（）。
A .2 B.3 C.3/2 D.2/37.一个0.5级仪表的输出电压为（0~50）mv，那么该仪表的最大绝对误差为（）mv。
传感器与检测技术知到章节答案智慧树2023年长安大学
传感器与检测技术知到章节测试答案智慧树2023年最新长安大学第一章测试1.传感器通常由敏感器件和转换器件组合而成。
（）参考答案:对2.显示器一般可分为指示式、数字式和屏幕式三种。
（）参考答案:对3.传感器性能的要求有（）。
参考答案:稳定性;灵敏度;耐腐蚀性;准确性4.敏感元件是指传感器中能直接感受被测量变化的部分。
（）参考答案:对5.通常传感器由敏感元器件、转换元件、基本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。
（）参考答案:对第二章测试1.变差型系统误差可以通过残差观察法进行确定，此方法使用的前提是系统误差比随机误差大。
（）参考答案:对2.测量过程中存在着误差，误差的主要表示形式有绝对误差，相对误差，引用误差和最大引用误差。
（）参考答案:对3.测量过程中存在着误差，误差的主要表示形式有（）。
参考答案:相对误差;最大引用误差;引用误差;绝对误差4.系统误差主要来源于（）。
参考答案:测验本身5.没有误差的测量是存在的。
（）参考答案:错第三章测试1.仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈低。
（）参考答案:错2.当传感器的输出量和输入量的量纲相同时，灵敏度可以理解为放大倍数。
（）参考答案:对3.属于传感器静态特性指标的是（）。
参考答案:灵敏度;重复性4.传感器的下列指标中全部属于静态特性的是（）。
参考答案:迟滞、重复性、可靠性5.能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称为检测系统的分辨力。
（）参考答案:对第四章测试1.与高频反射式电涡流传感器相比，低频透射式传感器采用低频激励，贯穿深度大，适用于测量金属材料的厚度。
（）参考答案:对2.压电式加速度传感器具有以下（）特点。
参考答案:适于测量动态信号3.电容式传感器的分辨力很高，适合微信息的检测。
（）参考答案:对4.电阻应变片的温度补偿方法有（）。
参考答案:桥路补偿法;应变片自补偿法;热敏电阻补偿法5.光电传感器按其接收状态可分为模拟和开关式光电传感器两类。
传感器原理及工程应用作业
目录第三章 (5)3-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。
(5)3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。
(5)3.试用应变片传感器实现一种应用。
(6)第四章 (6)4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。
(6)4 -3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？ (6)4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？ (7)4-11.电涡流的形成范围包括哪些内容？他们的主要特点是什么？ (7)5.用电感式传感器设计应用 (8)第五章 (8)5-1.根据工作原理可以将电容式传感器分为哪几类？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ (8)5-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。
(8)第六章 (9)6-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？ (9)6-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。
(9)3.利用压电式传感器设计一个应用系统 (10)第七章 (10)7-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？ (10)7-6.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？怎样补偿？ (10)第八章 (11)8-1.光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？ (11)8-2.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光电池的工作原理，在实际应用时各有什么特点？ (11)8-6.光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？ (12)8-7.试用光电开关设计一个应用系统。
(13)第九章 (13)9-1.简述气敏元件的工作原理 (13)9-2.为什么多数气敏元件都附有加热器 (13)9-3.什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？ (14)第十章 (14)10-1.超声波在介质中传播具有哪些特性？ (14)10-2.图10-3中，超声波探头的吸收块作用是什么？ (15)10-3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点？ (15)10-5.已知超声波探头垂直安装在被测介质底部，超声波在被猜测介质中的传播速度为1460m/s，测得时间间隔为28μs，试求物位高度？ (15)第十一章 (15)11-1.简述微波传感器的测量机理。
2013届高考物理核心要点突破系列课件：第14章第十三节《实验：传感器的简单应用》(人教版选修3-1)
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(4)在图14－13－3中粗略描绘出热敏电阻的阻值R 随温度变化的R－t图线．
图14－13－3
2．光敏电阻特性 (1)用多用电表欧姆挡两表笔接光敏电阻两端，测 光敏电阻阻值．如图14－13－4所示．
图14－13－4 (2)用手张开(或用黑纸)放在光敏电阻上，挡住部分 光线，测光敏电阻阻值． (3)全部挡住光线，测光敏电阻阻值．
图14－13－1
三、实验器材 铁架台、温度计、欧姆表、烧杯、热敏电阻、光 敏电阻、导线、纸带、光电计数器、钩码． 四、实验步骤
图14－13－2
1．热敏电阻特性 (1)如图14－13－2所示，将一热敏电阻连入电路中， 用多用电表欧姆挡测其电阻，记录温度、电阻 值． (2)将热敏电阻放入盛有少量冷水并插入温度计的 烧杯中，记录温度、电阻值． (3)再分几次向烧杯中倒入开水，观察丌同温度下 热敏电阻的阻值． 把测得的温度、电阻值填入下表中．
例3
图14－13－7
图14－13－8
(2)在图14－13－9电路中，电源电压恒为9 V，电 流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电 阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 ________ V；电阻R2的阻值为________ Ω.
图14－13－9 (3)举出一个可以应用热敏电阻的例子．
【解析】测电阻应选择多用电表的欧姆挡．红表
笔应插入“＋”接线孔，黑表笔插入“－”接线
孔．光敏电阻的阻值随光照的增强而减小 ，故
θ<θ′.测试后应将开关置亍OFF挡或交流电压最高
挡．
【答案】(1)欧姆 (2) ＋ － (3) < (4) OFF或交流
传感器技术的发展与应用毕业论文
北京工业大学毕业设计（论文）题目: 特殊传感器技术的发展与应用姓名：班级：学号：指导教师：日期：2011年6月毕业论文（设计）任务书学生姓名：机电系系机电一体化技术专业机电082班毕业课题：特殊类型传感器的应用教学时间：2011年2月28日至2011年6月10日毕业课题内容及要求：课题内容：1、完成特殊类型传感器的工作原理及结构分析。
2、完成特殊类型传感器应用的工艺过程、特点及控制过程分析。
3、掌握岗位操作要点及常见故障处理方法。
课题要求：1、根据所学知识及岗位培训、调研，确定总体方案并撰写总论部分，文字约2000~3000字。
2、根据相关设备的特点，完成特殊类型传感器的工作原理、结构特点分析、其应用的工艺流程及控制过程等特点分析。
3、根据岗位操作要点及常见故障，阐述常规处理方法要点。
4、根据相关分析，完成教师指定的工程图或工艺流程图。
5、撰写毕业设计论文，约1万字左右。
进度安排：1、2011-02-28至2011-03-25（第1周～第4周）：毕业设计调研，确定毕业设计课题。
2、2011-03-28至2011-05-27（第5周～第13周）：撰写毕业设计课题总论部分，文字约2000~3000字。
确定毕业设计课题方案，进行相关的理论分析、结构分析、工艺分析及加工过程分析。
完成相应的控制原理图、设备结构工程图、工艺流程图、控制方案图及相关的控制程序等。
撰写毕业设计课题部分论文，文字约8000字左右。
论文初稿应在5月中旬完成并送交指导教师审阅修改。
经指导教师审阅合格后，方可按学校规定的论文格式编辑、打印、装订成册，上交指导教师存档。
编辑制作答辩演讲用幻灯片，约20张，上交指导教师。
3、2011-05-30至2011-06-10（第14～第15周）：毕业设计答辩准备及答辩。
参考资料：1、《机电一体化设计手册》指导教师：教研室主任：2011 年4 月 13 日目录目录第 1 章传感器的基本知识 (4)第1.1节传感器的意义及类型 (4)第1.2节传感器的分类 (4)第1.3节传感器的特性 (4)第 2 章霍尔传感器的原理和应用 (7)第2.1节霍尔传感器的简介 (7)第2.2节霍尔传感器的基本原理与使用 (7)第 3 章压阻效应的厚膜力敏材料及传感器 (10)第3.1节厚膜压阻效应简介 (10)第3.2节厚膜电阻的压阻效应 (10)第3.3节钌基厚膜力敏材料及特性 (11)第3.4节厚膜力敏传感器现状 (12)第 4 章湿度传感器 (14)第4.1节性能及设备选择 (14)第4.2节考虑时漂和温漂 (15)第4.3节与传统测湿方法的关系及其他注意事项 (16)第4.4节湿度传感器的发展 (16)第 5 章转速传感器 (21)第5.1节转速传感器的主要功能和特点 (21)第5.2节 S12、S14、S16、S18、S20、S22齿轮转速传感器 (22)第5.3节 T20专用齿轮转速传感器 (24)第5.4节 T23汽车发动机转速传感器 (26)致谢 (29)参考文献 (30)传感器技术的发展与应用第一章传感器的基本知识一、传感器的意义及类型什么叫传感器？从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
14-15半导体气体传感器 传感器课件
一、 氯化锂湿敏Байду номын сангаас阻
氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解, 离子导电率发生 变化而制成的测湿元件。该元件的结构如下图所示, 由引线、 基片、 感湿层与电极组成。
氯化锂通常与聚乙烯醇组成混合体, 在氯化锂（LiCl） 溶液中, Li和Cl均以正负离子的形式存在, 而Li+对水分子的 吸引力强, 离子水合程度高, 其溶液中的离子导电能力与浓 度成正比。当溶液置于一定温湿场中, 若环境相对湿度高, 溶液将吸收水分，使浓度降低, 因此, 其溶液电阻率增高。 反之, 环境相对湿度变低时, 则溶液浓度升高, 其电阻率下降, 从而实现对湿度的测量。
二、 气敏传感器的种类
气敏电阻元件种类很多, 按制造工艺上分烧结型、薄膜 型、厚膜型。
（1） 烧结型气敏元件将元件的电极和加热器均埋在金属 氧化物气敏材料中, 经加热成型后低温烧结而成。 目前最常 用的是氧化锡（SnO2）烧结型气敏元件, 它的加热温度较低, 一般在200~300℃, SnO2气敏半导体对许多可燃性气体, 如氢、 一氧化碳、 甲烷、丙烷、乙醇等都有较高的灵敏度。
2. 分类
气体传感器利用半导体与气体接触时电阻或功函数发生变化这
一特性检测气体。气体传感器分为电阻式与非电阻式两种。
电阻式采用SnO2、ZnO等金属氧化物材料制备,有多孔烧结件、 厚膜、 薄膜等形式。根据半导体与气体的相互作用是发生在
表面还是体内，又分为表面控制型与体控制型。
• 非电阻式气体传感器利用气体吸附和反应时引 起的功函数变化来检测气体。它可分为：
1. 半导体气体传感器是利用半导体气敏元件同气体接触, 造成半导体性质发生变化,借此检测特定气体的成分及其浓度。 用半导体气敏元件组成的气敏传感器主要用于工业上天然气、 煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、 预报和自动控制, 气敏元件是以化学物质的成分为检测参数的 化学敏感元件。
传感器的主要学习知识重点
绪论一、传感器的定义、组成、分类、发展趋势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构成。
如果传感器信号经信号调理后，输出信号为规定的标准信号（0~10mA,4~20mA;0~2V,1~5V;…），通常称为变送器，分类：按照工作原理分，可分为：物理型、化学型与生物型三大类。
物理型传感器又可分为物性型传感器和结构型传感器。
按照输入量信息：按照应用范围：传感器技术: 是关于传感器的研究、设计、试制、生产、检测和应用的综合技术.发展趋势: 一是开展基础研究，探索新理论，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。
1．发现新现象；2．发明新材料；3．采用微细加工技术；4．智能传感器；5．多功能传感器；6．仿生传感器。
二、信息技术的三大支柱现在信息科学（技术）的三大支柱是信息的采集、传输与处理技术，即传感器技术、通信技术和计算机技术。
课后习题1、什么叫传感器，它由哪几部分组成？它们的作用与相互关系？传感器(transducer/sensor)：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置（国标GB7665—2005）。
通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件：指传感器中能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的其他量(一般为非电量)部分。
转换元件：指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号(一般为电信号)部分。
信号调理电路(Transduction circuit) ：由于传感器输出电信号一般较微弱，而且存在非线性和各种误差，为了便于信号处理，需配以适当的信号调理电路，将传感器输出电信号转换成便于传输、处理、显示、记录和控制的有用信号。
第一章传感器的一般特性1.传感器的基本特性动态特性静态特性2.衡量传感器静态特性的性能指标（1）测量范围、量程（2）线性度%100max⨯∆±=⋅SF L y δ 传感器静态特性曲线及其获得的方法传感器的静态特性曲线是在静态标准条件下进行校准的。
第 14 章D-A转换器
第 14 章 数模转换与模数转换
D/A转换器 A/D转换器 本章小结
2020年9月8日星期二
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第 14 章 数模转换与模数转换
一般自动化设备和仪器的内部组成框图如下：
传感器
模拟I/O
耳目/手脚
模拟控制
模
ADC
数
拟 信
神经传输
字 信
号
DAC
号
数字计算机
数字电路
大脑
数字控制
只由R和2R两种 电阻组成倒T形
电阻网络。
（1）电子开关置于电阻网络和运放之间。 bi＝1电流入反相端（虚地）， bi＝0电流入地（实地）。
（2）无论开关在左（实地）还是在右（虚地），电阻流过电流恒定，故无 需电流建立时间。从根本上消除了产生尖峰脉冲的原因。
2020年9月8日星期二
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第 14 章 数模转换与模数转换
D/A(Digital to Analog Converter，简称DAC)的作 用是把数字量信号转换成模拟电压。
模
d0
块 框
输入
d1
…
图
dn－1
uo 或 io
D/A
输出
数字系统信号往往是多位二进制来表示，每一位都有一定 的“权”。数字量化为模拟量，即是二进制数化作十进制 数的过程： ⑴按权展开，求相应位的模拟量； ⑵相加求和，求总的模拟量。
上有电流Ii
例如输入数字量为1001， 则b4b3b2b1=1001
Ii
U REF Ri
bi
I
I3
I2
I1
I0
U REF 23 R
(23 b3
22 b2
14数字式传感器习题及解答
14数字式传感器习题及解答第14章数字式传感器⼀、单项选择题1、循环码0110对应的⼆进制码是（）。
A. 0110B. 0100C. 0101D. 10012、当两块光栅的夹⾓很⼩时，光栅莫尔条纹的间距（）A．与栅线的宽度成正⽐ B.与栅线间宽成正⽐C．与夹⾓近似成正⽐ D.与栅距近似成正⽐3、现有⼀个采⽤4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终⽌位置对应的编码是0101，则该码盘转动的⾓度可能会是（）A．45°°°°4、现有⼀个采⽤4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终⽌位置对应的编码是1111，则该码盘转动的⾓度可能会是（）A．60°°°°5、⼀个6位的⼆进制光电式编码器，其测量精度约为（）A．° B. °C．° D. 60°6、（）属于脉冲盘式编码器。
A．接触式编码器B．光电式编码器C．增量编码器D．电磁式编码器7、采⽤50线/mm的计量光栅测量线位移,若指⽰光栅上的莫尔条纹移动了12条,则被测线位移为（）mmA． B. 0.12 C． D.⼆、多项选择题1、以下传感器中属⾮接触式的有：（）A.电磁式编码器B.光电式编码器C.脉冲盘式编码器D.计量光栅2、计量光栅的特点是（）。
A．测量精度⾼B．成本低C．⾮接触式D．对环境要求不⾼三、填空题1、循环码1101对应的⼆进制码是。
2、采⽤4位⼆进制码盘能分辨的⾓度为。
3、计量光栅是利⽤光栅的现象进⾏测量的。
4、光栅测量原理是以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为。
5、莫尔条纹有、和这三个重要特点。
6、当两块光栅的夹⾓很⼩时，光栅莫尔条纹的间距与近似成反⽐。
7、⽬前为⽌，数字式传感器最主要的两种类型是和。
8、直线式编码器⽤于测量，⽤于测量⾓位移。
9、计量光栅主要由和两部分组成。
传感器(电子教案)第14章
14.2.3 信息融合系统结构的实例
图14-2为T.B.Bullock所设计的一种用于雷达检测
的信息融合系统，它主要提供目标的高度、方位、 距离和临近速度等综合信息.
图14-2 一种雷达测量的信息融合结构
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14.3 传感器信息融合的一般方法
14.3.1 嵌入约束法
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14.3.2 证据组合法
2．Dempster-Shafer证据推理
Dempster—Shafer证据推理简称D—S推理。假设F为所 有可能证据所构成的有限集，B( f ) [0,1] 为集合F中的 某个元素即某个证据，首先引入信任函数表示每个证 据的信任程度： B( F ) 1 (14-7) B ( ) 0 (14-8) B( A1 A2 An ) B( AJ ) B( Ai A j ) (1) N 1 B( A1 A2 An ) (14-9) N i j 从上式可知，信任函数是概率概念的推广，因为从概 率论的知识出发，上式应取等号，进一步可得： (14-10) B( A) B( A ) 1
第14章 传感器信息融合
14.1 概述 14.2 传感器信息融合的分类和结构 14.3 传感器信息融合的一般方法 14.4 传感器信息融合的实例说明 本章要点
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14.1概述
14.1.1 概念
传感器信息融合（SensorDataFusion）又称数据 融合，它是对多种信息的获取、表示及其内在联系 进行综合处理和优化的技术。传感器融合技术从多 信息的视角进行处理及综合，得到各种信息的内在 联系和规律，从而剔除无用的和错误的信息，保留 正确的和有用的成分，最终实现信息的优化。 传感器信息融合可以定义如下：它是将经过集成 处理的多传感器信息进行合成，形成一种对外部环 境或被测对象某一特征的表达方式。
《物联网通信技术》课件第14章
图14.1.3 IEEE802.11 MAC协议的退避机制
IEEE802.11 MAC协议中通过主动确认机制和预留机制来 提高性能， 如图14.1.4所示。 在主动确认机制中， 当目标节 点收到一个发给它的有效数据帧时， 必须向源节点发送一个 应答帧(ACK)， 确认数据已被正确接收。 为了保证目标节点 在发送ACK过程中不与其他节点发生冲突， 目标节点使用 SIFS帧作为间隔。 主动确认机制只能用于有明确目标地址的 帧， 不能用于组播报文和广播报文传输。
PIFS(PCF IFS)： PCF方式下节点使用的帧间间隔， 用于 获得在无竞争访问周期启动时访问信道的优先权。
DIFS(DCF IFS)： DCF方式下节点使用的帧间间隔， 用于 发送数据帧和管理帧。
上述各帧间间隔满足关系： DIFS>PIFS>SIFS。
根据CSMA/CA协议， 当一个节点要传输一个数据分组时， 它首先侦听信道状态。 如果信道空闲， 而且经过一个帧间间 隔时间DIFS后信道仍然空闲， 则节点立即开始发送数据分组。
如果信道忙， 则节点一直侦听信道直到信道的空闲时间 超过DIFS。 当信道最终空闲时， 节点进一步使用二进制退避 算法(Binary Back-off Algorithm)， 进入退避状态来避免发生碰 撞， 如图14.1.2所示。 随机退避时间按下列公式计算：
退避时间=Random（）×aSlottime
图14.1.4 IEEE802.11 MAC协议的应答域预留机制
14.1.2 S-MAC
S-MAC(Sensor MAC)协议是在IEEE802.11 MAC协议的基 础上， 针对WSN的节省能量需求而提出的无线传感器网络 MAC协议。 S-MAC协议假设在通常情况下， WSN的数据传 输量较少， 而节点能协作完成共同的任务， 网络内部能够进 行数据的处理和融合以减少数据通信量， 网络能够容忍一定 程度的通信延迟。 它的主要设计目标是提供良好的扩展性， 减少节点能量的消耗。
中南大学传感与检测ppt ch14-数字式传感器
14.3 光栅式传感器
光栅式传感器是根据莫尔条纹原理制成的一种计量光栅， 主要用于位移测量及与位移相关的物理量（如：速度、加速 度、振动、质量、表面轮廓等方面）测量。 1）光栅的基本结构 （1）光栅 ? 光栅是在透明的玻璃上刻有大量相互平行、等宽而又等间 距的刻线。这些刻线有透明的和不透明，或者是对光反射的 和不反射的。 图所示为黑白 型长光栅，光 栅上的刻线称
B(辨பைடு நூலகம்脉冲)三 位脉冲信号。
14.2 编码器
2）光电式编码器的工作原理 (2) 绝对式编码器 ? 绝对式编码器将被测角转换成相应的代码，指示其绝对位 置，这种编码器通过读取编码盘上的图案来确定数值。 ? 绝对式编码器光源发射的光线经柱面透镜变成一束平行光，
照射在编码盘上。编码盘上有一环环间距不同并按一定编码 规律刻画的透光和不透光扇形区，称为码道。 ? 图a为光电式绝对式编码器的码盘，是四位二进制编码。 ? 普通二进制编码盘 由于相邻两扇区图案 变化时使用中易产生 较大误差，因而在实 际应用中大都采用图 b所示格雷(循环)编码。
为栅线。
14.3 光栅式传感器
1）光栅的基本结构
(2) 光栅的分类 ? 光栅种类很多，按工作原理分为物理光栅和计量光栅两 种。
? 计量光栅其分类如图所示。
④循环码码盘转到相邻区域时，码中 只有一位变化，不会产生粗差。
循环码是无权码，直接译码困难， 一般先转换为二进制码，再译码。
14.2 编码器
2）光电式编码器的工作原理 二进制码与循环码的转换*
4位二进制码与循环码的对照表
Cn ? Rn Ci ? Ci?1 ? Ri Ri ? Ci?1 ? Ci
式中 R——循环码； C——二进制码； i——所在的位数, i=0~n-1； ——不进位“加”，即异或。
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一、单项选择题 1、循环码 0110 对应的二进制码是（ A. 0110 B. 0100
数字式传感器
） 。 C. 0101 D. 1001 ）
2、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距（ A．与栅线的宽度成正比 C．与夹角近似成正比 B.与栅线间宽成正比 D.与栅距近似成正比
3、现有一个采用 4 位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是 0011，终 止位置对应的编码是 0101，则该码盘转动的角度可能会是（ A．45° B.60° C.90° ） D.120°
4、现有一个采用 4 位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是 0011，终 止位置对应的编码是 1111，则该码盘转动的角度可能会是（ A．60° B.90° C.180° ） D. 60° ） D.270°
5、一个 6 位的二进制光电式编码器，其测量精度约为（ A．5.6° 6、 （ B. 0.17° C．0.016°
B.光电式编码器 C.脉冲盘式编码器
2、计量光栅的特点是（ ） 。 A．测量精度高 B．成本低 C．非接触式 D．对环境要求不高
三、填空题 1、循环码 1101 对应的二进制码是 2、采用 4 位二进制码盘能分辨的角度为 3、计量光栅是利用光栅的 。 。 现象进行测量的。 。
4、光栅测量原理是以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为 5、莫尔条纹有 、 和
）属于脉冲盘式编码器。
A．接触式编码器 B．光电式编码器 C．增量编码器 D．电磁式编码器 7、采用 50 线/mm 的计量光栅测量线位移,若指示光栅上的莫尔条纹移动了 12 条,则被测线 位移为（ A．0.02 ）mm B. 0.12 C． 0.24 D. 0.48
二、多项选择题 1、以下传感器中属非接触式的有： （ A.电磁式编码器 ） D.计量光栅
12、 数字式传感器是能够直接将 具有测量精度和分辨率高、 优点。 13、数字式传感器主要有 测量。 14、编码器按结构形式可分为 和 。 和
、 抗干扰能力强、 便于与微机接口和适宜
两种类型，可用于
和
和
两大类，分别用于测量
15、计量光栅利用光栅的
现象，以线位移和
为基本测试内容，
应用于高精度加工机床、光学坐标镗床、制造大规模集成电路的设备及检测仪器等。 16、计量光栅按应用范围不同可分为 线位移的 和 四、简答题 1、什么是数字式传感器？它有何特点？ 2、利用某循环码盘测得的结果为“0110” ，其实际转过的角度是多少？ 3、透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系是什么？
W
和
；按用途不同有测量
和 。
；按光栅结构不同，又可分为
光栅1
d f d f d f d f BH d
光栅2
d
4、如何判别光栅传感器的运动方向？
BH
u
u1
3W 4
u2
光电元件 0 W W 莫尔条纹
4 2
W
x
A
A u1 Y2
图14.14 辨向原理
5、如何实现提高光电式编码器的分辨率？ 6、二进制码与循环码各有何特点？并说明它们的互换原理。 7、简述光栅莫尔条纹测量位移的三个主要特点? 8、简述光栅读数头的组成和工作原理？ 9、简述计量光栅的结构和基本原理。 10、什么是数字式传感器？数字式传感器与模拟式传感器相比具有何优点？
五、计算题 1、一个 8 位光电码盘的最小分辨率是多少？如果要求每个最小分辨率对应的码盘圆弧长度 至大为 0.01mm，则码盘半径应有多大？ 2、 一个 21 码道的循环码盘， 其最小分辨力θ1=?， 若一个θ1 角对应圆弧长度至少为 0.001mm， 问码盘直径多大？ 3、若某光栅的栅线密度为 50 线/mm，主光栅与指标光栅之间夹角 0.01rad 。求： (1)求其形成的莫尔条纹间距 B H 是多少? (2)若采用四只光敏二极管接收莫尔条纹信号，并且光敏二极管响应时间为 10 s ，问此时
6
光栅允许最快的运动速度 v 是多少? 4、 利用一个六位循环码盘测量角位移,其最小分辨率是多少？如果要求每个最小分辨率对应 的码盘圆弧长度最大为 0.01mm,则码盘半径应有多大?若码盘输出数码为“101101”,初始位 置对应数码为“110100”,则码盘实际转过的角度是多少？
这三个重要特点。 近似成反比。 和 。 用于测量角位移。 两部分组成。 、 和光电元件。
6、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距与 7、目前为止，数字式传感器最主要的两种类型是 8、直线式编码器用于测量 9、计量光栅主要由 ， 和
10、计量光栅中的光电转换装置包括主光栅、
11、为了提高光栅的分辨率，测量比栅距更小的位移量，光栅采用细分技术，常有的细分技 术有直接细分、 和 转换为 。 的传感器。 与模拟式传感器相比， 的