第3章作业和思维问题.doc

第三章作业与思考题答案 3-1 简述传感器的定义，由哪几部分组成 答：传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或者装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。 传感器的组成如图1所示。 图1 传感器的组成 能够完成预变换的单元称为敏感元件，而转换元件是能够将感应到的被测非电量转换为电学物理量，电信号经测量电路放大、整形、转换后送显示器显示，或记录，或处理，辅助电源负责传感器的电源供给。但是并不是所有传感器都包括敏感元件和转换元件，有一部分传感器不需要起预变换作用的敏感元件，如热敏电阻、光敏器件等。 3-2 简述传感器的作用，传感器有哪几种分类 答：传感器处于研究对象与检测系统的接口位置，是感知、获取与检测信息的窗口。它提供物联网系统赖以进行决策和处理所需要的原始数据。 传感器有多种分类方法，常用的有如下三种： 传感器按输入信号（被测量）分类可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器三大类； 按输出信号分类分模拟式传感器、数字式传感器、膺数字传感器、开关量传感器四大类； 按工作原理可分为应变式传感器、电容式传感器、压电式传感器、热电式传感器等若干类。 3-3 什么是智能传感器 答：智能传感器是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。智能传感器的组成如图2所示。 图2 智能传感器的组成 智能传感器具有如下功能： ⑴ 自补偿和计算，例如，温漂补偿； ⑵ 自诊断功能，例如，故障自诊断； ⑶ 复合敏感功能，单个传感器可测量多个参数，并可进行信息融合； ⑷ 强大的通讯接口功能，可与外部交换信息； ⑸ 现场学习功能，量程可自适应调整； ⑹ 提供模拟和数字输出； ⑺ 数值处理功能； ⑻ 掉电保护功能。 3-4 简述MEMS概念，有何特点 答：MEMS（Micro Electro Mechanical System，微机电系统）是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。MEMS是一个独立的智能系统，其尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。 MEMS把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，被集成于大尺寸系统中，可大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。MEMS具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异、功能强大等特点，适合大批量生产。 3-5 简述传感器接口特点 答：传感器是一种能把特定的被测信号按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或者装置，传感器信号要由专门的接口电路（测量电路）才能输出，传感器接口电路设计要考虑处理如下问题： = 1 \* GB2 \* MERGEFORMAT ⑴ 传感器输出信号比较微弱。有的传感器输出电压仅有0.1μV，这就要求接口电路必须有一定的放大能力； (2) 传感器输出阻抗比较高。这样会使传感器信号输入到测量电路时，产生较大的信号衰减，因此，接口电路要有一定的放大能力补偿信号衰减。 (3) 传感器输出信号动态范围很宽。输出信号随着输入物理量的变化而变化，但它们之间的关系不一定是线性比例关系，这就要求接口能够处理非线性变换问题。 故此，传感器接口具有信号放大、衰减补偿及非线性转化等特点。 3-6 简要描述传感器与微机接口的一般结构 答：传感器与微机接口的一般结构如图3所示。 图3 传感器与微机接口的一般结构 微机处于图3结构的核心位置，负责采集传感器信号（输入），经处理后输出给驱动器，完成对象控制。 对于微机来说，其输入通道的特点如下： ⑴ 输入通道的结构类型取决于传感器送来的信号大小和类型； ⑵ 输入通道的主要技术指标是信号转换精度和实时性，后者为实时检测和控制系统的特殊要求； ⑶ 输入通道是一个模拟、数字信号混合的电路，常需利用A/D转换器进行模数转换，一般没有功率驱动要求； ⑷ 被测信号所在的现场可能存在各种电磁干扰，必须考虑各种抗干扰措施。 对于微机来说，其输出通道的特点如下： ⑴ 输出通道的结构取决于系统要求，其中的信号有数字量和模拟量两大类，要用到的转换器件主要是D／A转换器； ⑵ 微机输出信号的电平和功率都很小，而被控装置所要求的信号电平和功率往往比较大，因此在输出通道中要有功率放大，即输出驱动环节； ⑶ 输出通道连接被控装置的执行机构，各种电磁干扰会经通道串入微机系统，因此必须在输出通道中采取抗干扰措施（如光电隔离）。 3-7 什么是湿度，什么是露点 答：绝对湿度：是大气中水汽的密度，即单位大气中所含水汽的质量。常用大气的压强表示，符号为D，单位为 mmHg(毫米汞柱)。 相对湿度：指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比，或湿空气的绝对湿度与相同温度下