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第1章思考题与习题
参考答案
什么是传感器？它由哪几个部分组成？各部分有什么作用？
解：传感器是能感受被测量（stimulus/measurand）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（sensingelement）和转换元件（transducingelement）组成。
传感器主要由：由敏感元件和转换元件两部分组成。敏感元件直接感受或响应被测量，转换元件将敏感元件感受或响应的被测量转换成能够用于传输和处理的电信号。只由敏感元件和转换元件两部分组成的传感器的输出信号往往较弱，需要在基本组成部分后面加上一个信号调理电路。
信号调理电路的作用：一是把来自转换元件的信号进行转移和放大，使得信号适合进一步传输和处理；二是对信号进行滤波、调制或解调、数字化处理等，使得信号更容易传输、处理、记录和显示等。
传感器的共性是什么？
解：所有传感器都有着相同的特点：就是利用物理定律或物质的各种特性，将非电量（流量、压力、温度、加速度等）转换成电量（电压、电流、电容、电荷等）输出。当输出的信号为标准信号（例如电信号DDZ-Ⅲ标准：是指4～20mA的直流电流信号和1～5V的直流电压信号），此时传感器叫作变送器（transmitter）。
传感器有哪几种分类方式？
解：传感器可以按照输入量（被测量）、输出量（输出信号）、工作原理、基本效应、物理现象、能量变换关系、转换过程是否可逆、是否使用电源、所含技术特征、尺寸大小、存在形式等进行分类。
改善传感器的技术途径有哪些？
解：差动技术；平均技术；补偿与修正技术；屏蔽、隔离与干扰抑制；稳定性处理；零示法、微差法和闭环技术。
简述传感器技术的发展趋势。
解：传感器无线化、微型化、集成化、网络化、智能化、虚拟化、安全化。
什么是检测技术？传感器和检测技术的联系是什么？
解：没有传感器就没有现代科学技术。以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。传感器检测技术作为信息科学的一个重要分支，与计算机技术、自动控制技术和通信技术等构成了信息技术的完整学科。检测技术是多门学科和多种技术的综合应用技术，涉及信息论、数理统计、电子学、光学、精密机械、传感技术、计量测试技术、自动化技术、微电子技术和计算机应用技术等学科知识。
第2章思考题与习题
参考答案
什么是传感器的静态特性？主要指标有哪些？
解：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。主要指标：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、静态误差、多种抗干扰能力等。
怎样判别阶跃幅值？怎样判别响应时间？
解：阶跃幅值是输入信号为阶跃输入时发生瞬间的幅值变化量，响应时间是系统响应在接近最终稳态值的2%或5%误差内所需的时间。
一组输入输出数据如表2-1所示，使用最小二乘法拟合直线并求出非线性误差。
x
100
110
120
130
140
150
160
y
138.50
142.29
146.06
149.82
153.58
157.31
161.04
解：由表可知将测量范围分为了6等份，N=7，N为实际标准测试点，可得到x2和xy
如下表所示：
x2
10000
12100
14400
16900
19600
22500
25600
xy
13850
15651.9
17527.2
19476.6
21501.2
23596.5
25766.4
计算对应的x和y值：
根据最小二乘法公式：
可得：
x
100
110
120
130
140
150
160
y
138.50
142.29
146.06
149.82
153.58
157.31
161.04
-0.0264
0.0076
0.0216
0.0256
0.0296
0.0036
-0.0224
最大非线性误差为：
根据最小二乘法公式：
最小二乘法拟合的相对非线性误差：
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什么是传感器的动态特性？主要指标有哪些？
解：传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性。主要指标：时间常数，延迟时间，上升时间，峰值时间，超调量，衰减比。
一温度传感器（仪表）的微分方程为8dy/dt+3y=6x，x为输入的温度（℃）。
①求此温度传感器的时间常数与灵敏度。
②将此传感器从冰水混合物中取出，开始测量26℃的室温，写出其输出y的阶跃响应表达式。
解：①一阶传感器的标准微分方程为：
②
一温度传感器是一阶传感器，时间常数是3s，从恒定室温20℃环境中取出，去测量100℃的沸水，试求：
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