(完整版)现代传感技术与系统课后答案

现代传感技术与系统课后答案

第1章绪论

1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？

国家标准（GB7665-87）传感器的定义：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，通常由敏感元件和转换元件组成。

2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？

共有10种分类形式。根据传感器的工作机理：基于物理效应、基于化学效应、基于生物效应；传感器的构成原理：结构型与物性型；能量转换情况：能量转换型和能量控制型；根据传感器的工作原理分类：可分为电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式、气电式、应变式等；根据传感器使用的敏感材料分类：可分为半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等；根据传感器输出信号为模拟信号或数字信号：可分为模拟量传感器和数字量（开关量）传感器；根据传感器使用电源与否：可分为有源传感器和无源传感器；根据传感器与被测对象的空间关系：可分为接触式传感器和非接触式传感器；根据与某种高新技术结合而得名的传感器：如集成传感器、智能传感器、机器人传感器、仿生传感器等；根据输入信息分类：可分为位移、速度、加速度、流速、力、压力、振动、温度、湿度、粘度、浓度等。

3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。

结构型：利用物理学中场的定律构成的，特点是其工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。其基本特征是以其结构的部分变化或变化后引起场的变化来反映被测量（力、位移等）的变化。如电容传感器利用静电场定律研制的结构型传感器。

物性型：利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。如，光电管利用了外光电效应，压敏传感器是利用半导体的压阻效应。

4.传感器与传感技术概念有什么不同？

答：传感器是获取信息的工具。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。5.什么叫传感技术？传感技术的特点是什么？

答：传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制（建）造、测试、

应用及评价改进等活动。特点：传感技术涉及传感（检测）原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术；传感技术的含义比传感器更为广泛，它是敏感功能材料科学、传感器技术、微细加工技术等多学科技术互相交叉渗透而形成的一门新技术学科—传感器工程学；传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术之一。

6.什么是信息？信息的基本特征是什么？

“信息是物质存在的一种方式、形态或运动状态，也是事物的一种普遍属性，一般指数据、消息中所包含的意义，可以使消息中所描述事件的不定性减少。”

9可①普遍性；②客观性；③依附性；④时效性（动态性）；⑤可识别；⑥可转换；⑦可传输；⑧可存储；○共享性、永不枯竭性。

7.什么是信息技术？什么是3C技术？

信息技术是研究信息的获取、传输和处理的技术，是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术，是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。“3C”技术——Collection Communication Computer)，指信息的收集、通信和计算机技术。

8.信息技术包括哪些方面？

答：感测与识别技术；信息传递技术；信息处理与再生技术。

9.传感器与信息有什么关系？

答：信息的感测，识别，传递等都需要传感器来实现。

10.物质、能量和信息三者之间的关系是什么？

答：物质、能量和信息，作为物质世界的三种资源，具有三位一体相辅相成的关系；信息是客观事物和主观认识相结合的产物，没有信息，物质和能量便无从认识；信息是由能量或物质形态表示的；信息是载荷于能量流传输的；信息在传输过程中需要消耗能量，维持信息传输必须供给能量；信息传输的方向与携带信息的能量流方向是一致的；测量过程中，被测对象应具有足够的负熵才能保证有效测量。

11.简述传感技术在现代科学技术、国民经济和社会生活中的地位与作用。

答：感受外界信息的电五官信息技术的源头；获取人类感官无法获得的大量信息；工业生产的‘倍增器’，科学研究的‘先官’，军事上的‘战斗力’，国民活动中的‘物化法官’，应用无处不在；没有传感器就没有现代科学技术；发展现代传感技术己成为国家的一项战略措施。

12.现代传感器研发呈现的特点是什么？

答：1）新技术普遍应用，目前普遍采用电子设计自动化（ＥＤＡ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）、计算机辅助测试（ＣＡＴ）、数字信号处理（ＤＳＰ）、专用集成电路（ＡＳＩＣ）及表面贴装技术（ＳＭＴ）等技术。

2）功能日渐完善，随着集成微光、机、电系统技术的迅速发展

以及光导、光纤、超导、纳米技术、智能材料等新技术的应用，进一步实现信息的采集与传输、处理集成化、智能化，更多的新型传感器将具有自检自校、量程转换、定标和数据处理等功能，传感器功能得到进一步增强和完善，性能进一步提高，更加灵敏、可靠。

3）新型传感器开发加快；新型传感器，大致应包括：

①采用新原理；②填补传感器空白；③仿生传感器；④新材料开发催生的新材料传感器等诸方面。它们之间是互相联系的。

13.我国传感器产业发展现状及与国外的差距是什么？如何发展我国的传感器产业？

答:现状:缺少具有自主知识产权的创新性成果，科研成果向产业转化速度慢，取得显著社会经济效益的项目少；缺乏大规模生产的企业，高档产品种类少，市场满足率低；生产工艺装备离国际水平有较大差距；整体还处于跟踪状态。

差距:器件品种少，高端产品主要依赖进口；自动化、智能化水平较低；模块化、标准化、集成化程度较低；稳定性较差、可靠性较低；信号检测精度较低；性能价格比低，市场竞争力较弱。集中具有强实力的企业，开拓市场，真正形成一定的规模。增加高水平传感器的生产。增强传感研究方面科研投资力度，增加先进的科研设备，提高科研成果的转化效率。

14.简述现代传感技术的发展现状与趋势。

答:开发新材料、研究新型传感器；向高精度发展；向高可靠性、

宽温度范围发展；向微型化发展；向微功耗及无源化发展；向集成化、多功能化发展；向智能化发展；向数字化、网络化发展；多传感器的集成与融合；多学科交叉融合，实现无线网络化；

15.举例说明传感技术的应用。