【正文】 38。如：%，%～%之內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)傳感器的精度為：%，被校： %～ %。2. 動(dòng)靜態(tài)標(biāo)定對(duì)儀器設(shè)備的要求是什么？解答：對(duì)于動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)系統(tǒng)，除具備靜態(tài)標(biāo)定對(duì)儀器設(shè)備精度等級(jí)要求外，還必須具有足夠的動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍。解答：標(biāo)定的基本方法——利用標(biāo)準(zhǔn)儀器產(chǎn)生已知的非電量（如壓力、位移等）作為輸入量，輸入到待標(biāo)定的傳感器中，然后將傳感器的輸出量與輸入的標(biāo)準(zhǔn)量相比較，獲得一系列校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或曲線。對(duì)其它種類干擾可采用隔熱、密封、隔振及蔽光等措施，或在轉(zhuǎn)換為電量后對(duì)干擾進(jìn)行分離或抑制。根據(jù)噪聲干擾必須具備的3個(gè)要素，檢測裝置的干擾控制方式主要是消除或抑制干擾源；阻斷或減弱干擾的耦合通道或傳輸途徑；削弱接收電路對(duì)干擾的靈敏度。外部噪聲的來源主要為電磁輻射，當(dāng)電機(jī)、開關(guān)及其它電子設(shè)備工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，雷電、大氣電離及其它自然現(xiàn)象也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。按照噪聲產(chǎn)生的來源，噪聲來源可分為兩種：（１）內(nèi)部噪聲　內(nèi)部噪聲是由傳感器或檢測電路元件內(nèi)部帶電微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，例如熱噪聲、散粒噪聲以及接觸不良引起的噪聲等。1. 測量裝置常見的噪聲干擾有哪幾種？通常可采用哪些措施？解答：常見的干擾有機(jī)械干擾（振動(dòng)與沖擊）、熱干擾（溫度與濕度變化）、光干擾（其他無關(guān)波長的光）、化學(xué)干擾（酸/堿/鹽及腐蝕性氣體）、電磁干擾（電/磁場感應(yīng)）、輻射干擾（氣體電離、半導(dǎo)體被激發(fā)、金屬逸出電子）等。因此系統(tǒng)就不可避免地會(huì)受到各種外界因素和內(nèi)在因素的干擾。在信號(hào)提取與傳遞中，噪聲信號(hào)常疊加在有用信號(hào)上，使有用信號(hào)發(fā)生畸變而造成測量誤差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)⒂杏眯盘?hào)淹沒其中，使測量工作無法正常進(jìn)行，這種由噪聲所造成的不良效應(yīng)被稱為干擾。經(jīng)預(yù)處理后的信號(hào)，應(yīng)成為可供測量、控制、使用及便于向微型計(jì)算機(jī)輸出的信號(hào)形式，從而提高測量系統(tǒng)的測量精度和線性度。⑥傳感器的輸出阻抗都比較高，這樣會(huì)使傳感器信號(hào)輸入到測量電路時(shí)，產(chǎn)生較大信號(hào)衰減。輸出信號(hào)大小會(huì)受溫度的影響，有溫度系數(shù)存在。④傳感器的輸出信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍很寬。②輸出的電信號(hào)一般都比較弱，如電壓信號(hào)通常為μV—mV級(jí)，電流信號(hào)為nA—mA級(jí)。機(jī)器人外部傳感器的功能是識(shí)別工作環(huán)境，為機(jī)器人提供信息，檢查、控制、操作對(duì)象物體、應(yīng)付環(huán)境變化和修改程序。機(jī)器人傳感器一般可分為機(jī)器人外部傳感器（感覺傳感器）和內(nèi)部傳感器兩大類。機(jī)器人通過傳感器實(shí)現(xiàn)類似于人的知覺作用。2. 機(jī)器人傳感器的工作原理是什么？主要用途是什么？解答：機(jī)器人傳感器就是機(jī)器人所用的傳感器。（5）其它機(jī)器人 用于辦公和家庭服務(wù)。（3）教育和電子游戲機(jī)器人 用于教育、研究、電子游戲等。第十章 機(jī)器人傳感器1. 機(jī)器人主要有哪些種類？解答：機(jī)器人按照用途分類:（1）工業(yè)機(jī)器人 用于焊接、噴漆、組裝、搬運(yùn)、密封等行業(yè)。7．利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)測量濕度的電路。反之，電阻值增大。6．簡述高分子電阻式濕度傳感器的工作原理。還有一種材料的電阻率隨著濕度的增加而增大，稱為正特性半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻。通過測量溶液電阻值R實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的測量。在氯化鋰溶液中，Li和Cl以正負(fù)離子的形式存在，鋰離子（Li+）對(duì)水分子的吸收力強(qiáng)，離子水合成度高，溶液中的離子導(dǎo)電能力與溶液濃度成正比，溶液濃度增加，導(dǎo)電率上升。一般用一立方米空氣中所含水蒸氣的克數(shù)表示；相對(duì)濕度是表示空氣中實(shí)際所含水蒸氣的分壓（）和同溫度下飽和水蒸氣的分壓（）的百分比。當(dāng)Pd吸附氫氣以后，使Pd的功函數(shù)下降，且所吸附氣體的濃度不同，功函數(shù)變化量也不同，這將引起MOS管的C—U特性向左平移（向負(fù)方向偏移），由此可測定氫氣的濃度。導(dǎo)電機(jī)理用一句話描述：半導(dǎo)體表面因吸附氣體引起半導(dǎo)體元件電阻值變化，根據(jù)這一特性，從阻值的變化測出氣體的種類和濃度。2．簡述N型半導(dǎo)體氣敏元件的原理。第九章 化學(xué)物質(zhì)傳感器1．氣敏傳感器可以分為哪幾種類型？半導(dǎo)體氣敏元件是如何分類的？解答：根據(jù)傳感器的氣敏材料以及氣敏材料與氣體相互作用的機(jī)理和效應(yīng)不同主要可分為半導(dǎo)體式、固體電解質(zhì)式、電化學(xué)式、接觸燃燒式和其他類型。解答：糖尿病的診斷。4．葡萄糖傳感器的工作原理是什么？解答：葡萄糖傳感器是以葡萄糖氧化酶(GOD)為生物催化劑，氧電極為電化學(xué)測量裝置，通過測定酶作用后氧含量的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)糖的量的測量，反應(yīng)方程為： (82)式(82)表明可以通過測量氧的消耗量、或的生成量、或由葡萄糖酸引起的P H值的變化來測量葡萄糖的濃度。 厭氣性微生物傳感器:厭氣性微生物的生長會(huì)受到存在氧的妨礙，可由其生成的二氧化碳或代謝產(chǎn)物量來測定其生理狀態(tài)。3．微生物傳感器分為哪幾種？各有何特點(diǎn)？解答：微生物的生存特性對(duì)氧氣有好氣性與厭氣性之分，其傳感器分為好氣性微生物傳感器和厭氣性微生物傳感器兩大類。例如：酶傳感器可以用于水質(zhì)監(jiān)測，酚是一類對(duì)人體有害的化合物，經(jīng)常通過煉油和煉焦等工廠的廢水排放到河流和湖泊中。2．舉例說明酶傳感器的應(yīng)用。第八章 生物傳感器1．生物傳感器的工作原理是什么？ 解答：生物傳感器是在基礎(chǔ)傳感器上再耦合一個(gè)生物敏感膜而形成的，其工作原理如圖81所示（教材P170）。應(yīng)用：測量運(yùn)動(dòng)物體的速度，如車速、船速、衛(wèi)星速度和流體的流速等。與微波傳感器類似，工作方式主要有兩種：當(dāng)超聲波發(fā)生器與接受器分別置于被測物兩側(cè)時(shí)，這種類型稱為透射型；當(dāng)超聲波發(fā)生器與接受器置于同側(cè)時(shí)，這種類型稱為反射型。在檢測技術(shù)中主要采用壓電式。微波傳感器的分類：反射式微波傳感器、遮斷式微波傳感器超聲波傳感器也即換能器又稱超聲波探頭。若利用接受天線接收到通過被測物或由被測物反射回來的微波，將它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后，即能顯示出被測量，這就是微波檢測過程。4. 比較微波傳感器與超聲波傳感器有何異同？解答：微波傳感器就是指利用微波特性來檢測一些非電量的器件和裝置。耦合劑的厚度應(yīng)該盡量薄一些，以減小耦合損耗。常用的耦合劑有水、機(jī)油、甘油、水玻璃、膠水、化學(xué)糨糊漿糊等。因此必須將接觸面之間的空氣排擠掉，使超聲波能夠順利的入射到被測介質(zhì)中。更重要的是，由于超聲探頭與被測物體接觸時(shí)，在工件表面不平整的情況下，探頭與被測物體表面間必然存在一層空氣薄層。第七章 波式傳感器1. 超聲波有哪些傳播特性？解答：超聲波在兩種介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射與折射現(xiàn)象；在不同介質(zhì)中的傳播速度不同；在介質(zhì)中傳播會(huì)產(chǎn)生能量衰減等。解答：霍爾傳感器可以用于測量地球磁場，制成電羅盤；將它卡在環(huán)形鐵心中，可以制成大電流傳感器。這樣鋼球每經(jīng)過傳感器表面一次，計(jì)數(shù)器就記錄一次，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)數(shù)功能。轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：圖623 6. 設(shè)計(jì)一個(gè)采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)，要求畫出磁路系統(tǒng)示意圖和電路原理簡圖，并說明其工作原理。齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后就可以確定被測物的轉(zhuǎn)速。5. 設(shè)計(jì)一個(gè)利用霍爾集成電路檢測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的電路，要求當(dāng)轉(zhuǎn)速過高或過低時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。在正向或反向磁場作用下，會(huì)引起集電極電流的減少或增加。在區(qū)的對(duì)面保持光滑的無復(fù)合的鏡面（I 區(qū)）。 NPN型磁敏晶體管是在弱P型近本征半導(dǎo)體上，用合金法或擴(kuò)散法形成三個(gè)結(jié)——即發(fā)射結(jié)、基極結(jié)、集電結(jié)所形成的半導(dǎo)體元件。所以利用磁敏二極管在磁場強(qiáng)度的變化下，其電流發(fā)生變化，于是就實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。當(dāng)通以正向電流后就會(huì)在P、I、N 結(jié)之間形成電流。4. 磁敏二極管和磁敏晶體管有何特點(diǎn)？適用于什么場合？答：磁敏二極管是PN結(jié)型的磁電轉(zhuǎn)換元件，有硅磁敏二極管和鍺磁敏二極管兩種。當(dāng)磁場減弱時(shí)，霍爾元件輸出的電壓很小，經(jīng)放大器放大后其值仍小于施密特的“關(guān)閉”閾值時(shí)，施密特整形器又翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，使晶體管截止，電路處于關(guān)狀態(tài)。開關(guān)型霍爾傳感器工作特點(diǎn)：當(dāng)有磁場作用在霍爾開關(guān)集成傳感器上時(shí)，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，霍爾元件輸出霍爾電勢，該電壓經(jīng)放大器放大后，送至施密特整形電路?；魻柧€性集成傳感器工作特點(diǎn)：這種線性型傳感器的輸出電壓與外加磁場強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，廣泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁場、電流等的測量、控制。因材料電阻率與載流子濃度和遷移率有關(guān)，霍爾系數(shù)，而電子的由于電子的有效質(zhì)量小，遷移率比空穴大，在同樣強(qiáng)度電場作用下，漂移速度大，所受洛倫茲力大，霍爾角大，霍爾效應(yīng)明顯，在很小磁場下，就可以觀察到霍爾效應(yīng)，所以霍爾元件一般采用型半導(dǎo)體材料。2. 說明為什么導(dǎo)體材料和絕緣體材料均不宜做成霍爾元件？為什么霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料？答：根據(jù)霍爾電勢的公式，可知霍爾電勢的大小與材料的電子濃度成反比，導(dǎo)體材料的電子濃度比較大，所產(chǎn)生的霍爾電勢比較小，霍爾效應(yīng)不明顯。當(dāng)控制電流恒定時(shí)，愈大，愈大。但如果過大，載流子在偏轉(zhuǎn)過程中的損失將加大，使下降，通常要對(duì)式（66）加以形狀效應(yīng)修正：③ 霍爾電勢與控制電流及磁場強(qiáng)度有關(guān)。② 元件的長寬比對(duì)也有影響。 ⑵ 霍爾電勢與元件的尺寸關(guān)系很大，所以生產(chǎn)霍爾元件時(shí)要考慮到以下幾點(diǎn)：① 根據(jù)式（66），愈小，愈大，霍爾靈敏度愈高，所以霍爾元件的厚度都比較薄。由式64可知，在一定的電流控制下，其霍爾電動(dòng)勢的大小與下列因素有關(guān)：⑴ 一般來說，金屬材料較大，導(dǎo)致和變小，故不宜做霍爾元件。當(dāng)電場力（）與洛侖茲力大小相等時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。這樣，、兩端面因電荷積累而建立了一個(gè)電場,稱為霍爾電場。洛侖茲力用表示，大小為： （61）式中 —— 電子電荷量； —— 載流子的運(yùn)動(dòng)速度； —— 磁感應(yīng)強(qiáng)度。設(shè)圖中的材料是型半導(dǎo)體，導(dǎo)電的載流子是電子。一個(gè)霍爾元件在一定的電流控制下，其霍爾電動(dòng)勢與哪些因素有關(guān)？ 答：霍爾效應(yīng)的概念：在置于磁場中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體內(nèi)通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電動(dòng)勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。主要組成：熱釋電傳感器+單片機(jī)+電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作過程：熱釋電傳感器檢測門口，如果有人進(jìn)來，傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)給單片機(jī)，這時(shí)候單片機(jī)去控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，打開玻璃大門。13. 思考如何利用熱釋電傳感器及其他元器件實(shí)現(xiàn)商場玻璃大門的自動(dòng)開閉。在同步控制狀態(tài)下，必須兩個(gè)按鈕同時(shí)按下機(jī)床才動(dòng)作（兩個(gè)按鈕按下的時(shí)間差超過同步控制時(shí)間機(jī)床則不動(dòng)作），同時(shí)輸出處于自鎖狀態(tài)，只有啟動(dòng)急停按鈕，輸出信號(hào)才斷開終止。檢測手是否處在危險(xiǎn)區(qū)域紅外光電傳感器輸出信號(hào)A 檢測手是否處在危險(xiǎn)區(qū)域?qū)ι涫焦怆婇_關(guān)輸出信號(hào)B0沖頭動(dòng)作手不在危險(xiǎn)區(qū)域晶體管開關(guān)電路輸出繼電器斷開1繼電器吸合沖頭不動(dòng)作手處在危險(xiǎn)區(qū)域在很多機(jī)器上，由于雙手的不協(xié)調(diào)或其它原因，一只手在起動(dòng)機(jī)器的同時(shí)，另一只手可能處于危險(xiǎn)區(qū)域，經(jīng)常出現(xiàn)安全事故。組成：發(fā)光器：由若干發(fā)光器件組成，發(fā)射紅外光線； 受光器：由若干受光器件組成，接受紅外光線，與發(fā)光器的發(fā)光器件一一對(duì)應(yīng)，形成保護(hù)光幕，產(chǎn)生通光、遮光信號(hào)，同時(shí)通過信號(hào)。解題思路：（1）使用光電傳感器：發(fā)光器發(fā)出的光直射到受光器，形成保護(hù)光幕。只要有一個(gè)傳感器輸出有效（即檢測到手未離開該危險(xiǎn)區(qū)），則不讓沖頭動(dòng)作，或使正在動(dòng)作的沖頭慣性輪剎車。 （a）反射式 （b）遮斷式11. 根據(jù)圖547b所示的光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表的工作原理，如果轉(zhuǎn)盤的孔數(shù)為N，每秒鐘光電二極管的脈沖個(gè)數(shù)為f，試問轉(zhuǎn)速為每分鐘多少轉(zhuǎn)？圖547 光電式轉(zhuǎn)速計(jì)答：如果轉(zhuǎn)盤的孔數(shù)為N，每秒鐘光電二極管的脈沖個(gè)數(shù)為f，轉(zhuǎn)速可用下列公式計(jì)算：12. 沖床工作時(shí)，為保護(hù)工人的手指安全。對(duì)于遮斷式計(jì)數(shù)器，當(dāng)產(chǎn)品通過光電發(fā)射器與接收器之間時(shí)，產(chǎn)品擋住了光信號(hào)，接收器接收不到光信號(hào)，從而使輸出信號(hào)發(fā)生變化，信號(hào)的變化同樣以脈沖的形式輸出，通過計(jì)算光脈沖的個(gè)數(shù)就可以得到產(chǎn)品的數(shù)量。圖a為反射式，圖b為遮斷式。即使在4000lx的光照下要得到2V的輸出電壓，也得需要4片光電池，串聯(lián)連接。圖516 光電池的光照特性9. 根據(jù)硅光電池的光電特性，在4000lx的光照下要得到2V的輸出電壓，需要幾片光電池？如何連接？答：如圖516 為光電池的光照特性。8. 光纖傳感器有哪兩種類型？光纖傳感器調(diào)制方法有哪些？答：根據(jù)工作原理不同，光纖傳感器可以分為傳感型和傳光型兩大類。當(dāng)遇到白色間隔時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出的光線，被反射到光敏三極管的基極，光敏三極管產(chǎn)生光電流而導(dǎo)通。RC1為保護(hù)雙向可控硅的吸收電路。白天自然光線較強(qiáng)，光敏電阻器RG呈現(xiàn)低阻，它與RP的分壓低于30V（A點(diǎn)），觸發(fā)二極管截止，雙向可控硅無觸發(fā)電流，VT2呈斷開狀態(tài)，燈EL不亮。 圖550 光敏電阻式光控開關(guān)6. 試分析圖551所示光控自動(dòng)照明燈電路的工作原理。5. 試述圖550所示光敏電阻式光控開關(guān)的工作原理。眾多的次級(jí)電子最后為陽極收集，在陽極電路中產(chǎn)生可觀的輸出電流。工作時(shí)在各電極之間加上規(guī)定的電壓。4. 簡述光電倍增管的工作原理。3. 光電傳感器有哪些部分組成？被測量可以影響光電傳感器的哪些部分？ 答：光電式傳感器由光源、光學(xué)元器件和光電元器件組成光路系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的測量轉(zhuǎn)換電路而構(gòu)成。而短路電流隨溫度上升而緩慢增加，溫度系數(shù)較小。光電池：溫度特性是描述光電池的開路電壓UO和短路電流Isc隨溫度變化的特性。另外由于硅光敏晶體管的溫漂大，所以盡管光敏三級(jí)管靈敏度較高，但是在高精度測量中應(yīng)選擇硅光敏二極管。在微光測量中有較大誤差。（3）溫度特性：光敏電阻和其他