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《现代传感技术与不确定度理论》思考题new
《现代传感技术与不确定度理论》思考题何谓传感器、转换元件、传感技术?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,通常由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件(sensing element)是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分;转换元件(transduction element):是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电信号部分。传感技术:由于传感器从技术角度而言发展迅速,已经逐渐形成一门新兴的学科。以传感器为核心逐渐外延,和测量学、微电子学、材料科学、信息处理以及计算机技术互相结合而形成一种新的综合、密集型技术。这种发展趋势的特点表现在以传感器为核心,同时结合了各种先进技术和方法,从而形成了一个新的技术领域,我们称之为“传感技术”。2、如果按工作原理分类,传感器可以分成哪几类? 物性型传感器物理传感器 结构型传感器传感器按工作原理可分为: 化学传感器生物传感器①、物理型传感器:是利用某些变换元件的物理性质以及某些功能材料的特殊物理性能制成的传感器。如:利用金属半导体在被测量作用下引起的电阻值的变化的电阻传感器;利用电晶体在被测力作用下产生的压电反应制成的压电传感器。物理型传感器又分为物性型和结构型传感器。物性型传感器:利用某些功能材料本身所具有的内在的特性及效应把被测量信号直接转换为电量的传感器。结构型传感器:以结构为基础,通过机械结构的几何形状或尺寸的变化,利用某些物理规律,将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量的变化,从而检测出被测信号。这种传感器目前应用的最为普遍,如:气隙型电感式传感器。②、化学型传感器:是利用电化学反应原理,把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。例如离子传感器、湿度传感器、气敏传感器。离子传感器是一种电化学敏感器件,它能在复杂的被测物质中迅速、灵敏定量地测出分子或中性分子的浓度,在化学医药食品以及生物工程中有着重要的用途。目前在工程中大量使用的离子敏传感器是离子选择电极,离子选择电极是一种膜电极,不同物理性质的膜电极构成了不同的离子选择电极,可用于检测不同的离子及其浓度的变化。湿度传感器指湿度转换为与其成一定比例关系的电量输出的器件式装置。一般分为电解质湿度传感器、半导体及陶瓷系结构型传感器、有机物及高分子聚合物传感器、毛发湿度传感器、肠膜传感器和尼龙传感器等。气敏传感器是指用来检测一氧化碳、氧气、甲烷等气态物质的化学传感器。一般分为固态电解质气敏传感器、声表面波气敏传感器、氧化物半导体气敏传感器和金属栅气敏传感器。③、生物传感器是一种利用生物性物质选择性的识别和测定生物化学物质的传感器。如酶传感器、免疫传感器。生物传感器主要由两大部分组成,一是生物功能物质的分子识别部分;二是变换部分。生物传感器的分子识别部分的作用是识别被测物质,是生物传感器的关键部分。其结构是把能识别被测物的功能物质,如酶、抗体、酶免疫分析、细胞类质等用固化技术固定在一种膜上从而形成可识别被测物质的功能性膜;生物传感器的变换部分:按照受体学来说,细胞识别作用是由于嵌合于细胞膜的受体于外界的配位体发生了共价结合,通过细胞膜通透性改变,诱发了一系列的电化学过程。膜反应所产生的变化再通过电极、半导体器件、热敏电阻、光敏二级管等变换成电信号。这种变换得以把生物功能物质的分子识转别换成电信号。 3、试讲出传感器在科技发展中的地位及发展趋势。地位:⑴现代科学技术的迅猛发展,使人类社会进入信息时代,信息技术对社会发展起着决定性作用。传感技术作为现代信息技术三大基础之一 ,其地位的重要是不言而预的。传感器处于自动检测与控制系统之首 ,其性能将直接影响整个系统的工作状态和质量。⑵科技越发达,自动化程度越高,对传感器的依赖性就越大。为了改善机器的性能和提高机器的自动化程度,需要实时的测量反映工作状态的信息,并利用这些信息去控制机器使之处于最佳状态,而这些都离不开传感器。 ⑶ 传感器如今已经广泛应用于各个学科领域。例如工业自动化,农业现代化,军事工程,医疗诊断等。总之传感器在科技发展中越来越重要,人们已经将传感技术列为重点发展的高新技术。发展趋势:⑴发现新现象与新效应,开发新材料是发展传感技术的重要基础。例如利用某些材料的化学反应制成的识别气体的“电子鼻”,利用超导技术研制成功的高温超导磁传感器,以及利用磁流体的性质研制的磁流体传感器等。⑵采用新工艺,现在许多先进的制造技术都已经用于传感器,像集成技术、微细加工技术。⑶扩大传感器的功能与应用范围 ,例如对多功能集成传感器、智能传感器、仿生传感器的研究。4、掌握如下几个重要概念:(1)光电效应光电效应:物资在光的作用下释放电子的现象。被释放的
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