《传感器与检测技术(胡向东-第2版)》习题解答

### 传感器与检测技术知识点详解 #### 一、传感器基础知识 **1.1 什么是传感器？** 传感器是一种能够感知特定的被测量，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号的装置。这种装置通常由敏感元件和转换元件两部分构成。敏感元件负责感知环境中的变化，而转换元件则将这些变化转化为电信号或其他形式的信号。 **1.2 传感器的共性是什么？** 传感器的共性在于它们都是基于物理定律或物质的物理、化学或生物特性来工作的。它们将非电量（如位移、速度、加速度、力等）转换成电量（如电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）进行输出。 **1.3 传感器一般由哪几部分组成？** 传感器的基本组成部分包括敏感元件和转换元件，这两个部分分别负责检测和转换。除了这两部分外，完整的传感器系统还可能包含信号调理与转换电路，以及辅助电源。 **1.4 传感器是如何分类的？** 传感器可以根据不同的标准进行分类： - **按输入量分类**：根据被测参数的不同，传感器可以分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 - **按工作原理分类**：根据传感器的工作原理，可以将它们分为电阻式、电感式、电容式、压电式、磁敏式、热电式、光电式等不同类型的传感器。 - **按基本效应分类**：根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 **1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？** 改善传感器性能的技术途径主要包括： - **差动技术**：通过采用差动结构提高传感器的精度和稳定性。 - **平均技术**：通过对多次测量结果进行平均处理，减少噪声的影响。 - **补偿与修正技术**：通过算法或硬件设计对传感器输出进行校准和补偿。 - **屏蔽、隔离与干扰抑制**：采取措施减少外界干扰对传感器的影响。 - **稳定性处理**：通过老化处理等方式提高传感器长期工作的稳定性。 #### 二、传感器的基本特性 **2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？** 传感器的静态特性是指传感器在稳态信号作用下，其输入与输出之间的关系。静态特性描述中不含时间变量。主要的评价指标包括： - **线性度**：衡量传感器输出与输入是否保持线性关系的程度。 - **灵敏度**：指传感器输出的变化量与输入变化量的比值。 - **分辨率**：传感器能够分辨的最小输入变化量。 - **迟滞**：在同一输入值上，传感器正向和反向行程输出值之间的差异。 - **重复性**：在相同的条件下，对同一输入重复测量时，传感器输出值的一致性。 - **漂移**：在一定时间内，没有外部因素影响的情况下，传感器输出随时间的变化。 **2.3 计算非线性误差、迟滞和重复性误差** 根据题目给出的数据表，我们可以计算非线性误差、迟滞和重复性误差。 - **非线性误差**：通过拟合直线与实际测量值的最大偏差来确定。本例中给出了两种拟合方法：端点线性度和最小二乘线性度。其中，端点线性度较为简单直观，而最小二乘线性度则更准确地反映了数据的趋势。 - **迟滞**：在同一输入值上，传感器正向行程和反向行程输出值之间的最大差异。 - **重复性误差**：在同一输入值下，多次测量的输出值之间的差异。 以上是对给定文档中的知识点进行的详细解释，希望能够帮助读者更好地理解和掌握传感器的基础知识及其基本特性。