現(xiàn)代傳感技術(shù)與系統(tǒng)課后題及答案.doc

1、第1章緒論1.傳感器的基本概念是什么？一般情況下由哪幾部分組成？國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（gb7665-87）傳感器的定義：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。2.傳感器有幾種分類形式，各種分類之間有什么不同？共有10種分類形式。根據(jù)傳感器的工作機(jī)理：基于物理效應(yīng)、基于化學(xué)效應(yīng)、基于生物效應(yīng)；傳感器的構(gòu)成原理：結(jié)構(gòu)型與物性型；能量轉(zhuǎn)換情況：能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型；根據(jù)傳感器的工作原理分類：可分為電容式、電感式、電磁式、壓電式、熱電式、氣電式、應(yīng)變式等；根據(jù)傳感器使用的敏感材料分類：可分為半導(dǎo)體傳感器、光纖傳感器、陶瓷傳感器、高分子材料傳感器、復(fù)合材料

2、傳感器等；根據(jù)傳感器輸出信號(hào)為模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)：可分為模擬量傳感器和數(shù)字量（開關(guān)量）傳感器；根據(jù)傳感器使用電源與否：可分為有源傳感器和無(wú)源傳感器；根據(jù)傳感器與被測(cè)對(duì)象的空間關(guān)系：可分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器；根據(jù)與某種高新技術(shù)結(jié)合而得名的傳感器：如集成傳感器、智能傳感器、機(jī)器人傳感器、仿生傳感器等；根據(jù)輸入信息分類：可分為位移、速度、加速度、流速、力、壓力、振動(dòng)、溫度、濕度、粘度、濃度等。3.舉例說(shuō)明結(jié)構(gòu)型傳感器與物性型傳感器的區(qū)別。結(jié)構(gòu)型：利用物理學(xué)中場(chǎng)的定律構(gòu)成的，特點(diǎn)是其工作原理是以傳感器中元件相對(duì)位置變化引起場(chǎng)的變化為基礎(chǔ)，而不是以材料特性變化為基礎(chǔ)。其基本特征是以其結(jié)構(gòu)的部分

3、變化或變化后引起場(chǎng)的變化來(lái)反映被測(cè)量（力、位移等）的變化。如電容傳感器利用靜電場(chǎng)定律研制的結(jié)構(gòu)型傳感器。物性型：利用物質(zhì)定律構(gòu)成的,如虎克定律、歐姆定律等。物質(zhì)定律是表示物質(zhì)某種客觀性質(zhì)的法則。這種法則，大多數(shù)是以物質(zhì)本身的常數(shù)形式給出。這些常數(shù)的大小，決定了傳感器的主要性能。因此，物性型傳感器的性能隨材料的不同而異。如，光電管利用了外光電效應(yīng)，壓敏傳感器是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。6.什么是信息？信息的基本特征是什么？ “信息是物質(zhì)存在的一種方式、形態(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也是事物的一種普遍屬性，一般指數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，可以使消息中所描述事件的不定性減少?！逼毡樾?；客觀性；依附性；時(shí)效性（動(dòng)態(tài)性）

4、；可識(shí)別；可轉(zhuǎn)換；可傳輸；可存儲(chǔ)；可共享性、永不枯竭性。7.什么是信息技術(shù)？什么是3c技術(shù)？信息技術(shù)是研究信息的獲取、傳輸和處理的技術(shù)，是指有關(guān)信息的收集、識(shí)別、提取、變換、存貯、傳遞、處理、檢索、檢測(cè)、分析和利用等的技術(shù)，是用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱。 “3c”技術(shù)collection communication computer)，指信息的收集、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)。第2章 傳感器的理論基礎(chǔ)3.舉例說(shuō)明傳感器與守恒定律、場(chǎng)的定律、統(tǒng)計(jì)法則和物質(zhì)定律的關(guān)系。利用守恒定律構(gòu)成的傳感器，如利用差壓原理進(jìn)行流量測(cè)量的傳感器，其基本原理是以能量守恒定律、伯努利方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的；

5、利用場(chǎng)的定律構(gòu)成的傳感器，其性能由定律決定，與使用材料無(wú)關(guān)，如利用靜電場(chǎng)的有關(guān)定律制成電容傳感器，利用電磁感應(yīng)定律可以構(gòu)成磁電感應(yīng)式傳感器；以差壓變壓器為例，使用坡莫合金或鐵氧體做鐵芯，都是作為差壓變壓器工作。利用各種物質(zhì)定律構(gòu)成的傳感器統(tǒng)稱為物性型傳感器。這些傳感器的主要性能在很大程度上受相應(yīng)的物理常數(shù)或化學(xué)、生物特性所決定，也即與物質(zhì)的材料密切相關(guān)，利用半導(dǎo)體物質(zhì)具有的壓阻、熱阻、光阻、濕阻和霍爾等效應(yīng)，可以分別制成力、壓力、溫度、光強(qiáng)、濕度和磁場(chǎng)等傳感器，利用壓電材料所具有的壓電效應(yīng)可制成壓電式、聲表面波和超聲波等傳感器，利用生物、化學(xué)敏感特性制成的生物、化學(xué)傳感器等。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)認(rèn)為：所

6、有宏觀上可觀測(cè)的物理量都是相應(yīng)微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值，許多看似雜亂無(wú)章的微觀運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。利用熱噪聲的熱力學(xué)溫度的關(guān)系可以構(gòu)成熱噪聲型熱敏電阻。目前成功利用構(gòu)成傳感器的法則是奈奎斯特定理，利用熱噪聲與絕對(duì)溫度的關(guān)系可以構(gòu)成熱噪聲型熱敏電阻。由于絕對(duì)溫度與熱噪聲電壓之間有確定的關(guān)系，因此它可作為彼岸準(zhǔn)溫度計(jì)用來(lái)直接測(cè)量絕對(duì)溫度而不需要校準(zhǔn)4.什么是熱平衡型的一次效應(yīng)和二次效應(yīng)？寫出熱平衡現(xiàn)象中的麥克斯韋關(guān)系式，舉例說(shuō)明它們?cè)趥鞲衅髦械膽?yīng)用。不同種類能量所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度型狀態(tài)量與容量型狀態(tài)（或相反）微分之比為定值，具有這種關(guān)系的效應(yīng)稱為熱平衡一次效應(yīng)，一次效應(yīng)是可逆的；同一種類能量的示強(qiáng)變量與示容

7、變量微分之比，或同一種類能量的示容變量與示強(qiáng)變量微分之比，是不能直接構(gòu)成傳感器的，這些比例系數(shù)雖然不能在傳感器中直接而將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，但可以利用其中的狀態(tài)量與其他狀態(tài)量之間的關(guān)系制成各種傳感器，這種變換稱為二次效應(yīng)，二次效應(yīng)沒有逆效應(yīng)。一次效應(yīng)的例子有壓電效應(yīng)，壓磁效應(yīng)；二次效應(yīng)利用彈性元件受力產(chǎn)生變形，其應(yīng)變與應(yīng)變片電阻值的關(guān)系可制成電阻應(yīng)變式力(壓力)傳感器。光電比色高溫計(jì)。5.什么叫傳輸現(xiàn)象？什么叫傳輸現(xiàn)象的一次效應(yīng)？舉明傳輸現(xiàn)象一次效應(yīng)在傳感器中的應(yīng)用。當(dāng)系統(tǒng)中存在有強(qiáng)度量的差或梯度時(shí)，相應(yīng)的廣延量就隨時(shí)間而變化，即廣延量的流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為傳輸現(xiàn)象。把這種不同種類的親和力和

8、流之間的效應(yīng)稱為一次效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)是因溫度差而產(chǎn)生電流，珀耳帖效應(yīng)由電位差產(chǎn)生電流。7.什么是傳感器的敏感材料？ 傳感器的敏感材料用來(lái)制作敏感元件的基本材料，是對(duì)電、光、聲、力、熱、磁、氣體分布、酶等物理、化學(xué)、生物待測(cè)量的微小變化而表現(xiàn)出性能明顯改變的功能材料。8.按材料成分進(jìn)行分類，敏感材料可以分為哪幾種？ 按材料成分：金屬材料、無(wú)機(jī)和有機(jī)。第3章 傳感器構(gòu)成論1.傳感器一般包括哪些部分，各部分的作用是什么？ 傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路組成。1、敏感元件：直接感受被測(cè)量，以確定的關(guān)系輸出某一物理量（包括電學(xué)量）。2、轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件輸出的非電量物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（包括電

9、路參數(shù)量）。3、轉(zhuǎn)換電路：將電路參數(shù)量（如電阻、電容、電感）轉(zhuǎn)換成便 于測(cè)量的電學(xué)量（如電壓、電流、頻率等）。2.從傳感器的結(jié)構(gòu)形式來(lái)劃分，可將傳感器按其構(gòu)成方法分為哪幾類？各類型的特點(diǎn)是什么？并畫出各類型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。（必考）根據(jù)結(jié)構(gòu)組成可將傳感器按其構(gòu)成方法分為以下幾類：1.通用型、2.參比型、3.差動(dòng)型、4.反饋型。每一類型，根據(jù)能量變換，一般都可分為：能量變換型，能量控制型。1. 通用型：根據(jù)組成可分為：(1)能量變換基本型、(2)能量控制基本型、(3)能量變換特殊型（輔助能源型）、(4)電路參數(shù)型和(5)多級(jí)變換型。（1）能量變換基本型特點(diǎn)：1.只由敏感元件構(gòu)成。2.不需外加電源，敏感

10、元件就是能量變換元件，能量從被測(cè)對(duì)象獲得，輸出能量較弱。(3)利用熱平衡現(xiàn)象或傳輸現(xiàn)象中的一次效應(yīng)制成是可逆的。(4)對(duì)被測(cè)對(duì)象有負(fù)荷效應(yīng)（因輸出逆效應(yīng)而影響輸入）。(5)輸出能量不可能大于被測(cè)對(duì)象的能量。（2）能量控制基本型特點(diǎn)：（1）也由敏感元件組成，但需外加電源才能將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成電量輸出。（2）輸出能量可大于被測(cè)對(duì)象具有的能量。（3）無(wú)需變換電路即可有較大的電量輸出。（3）能量變換特殊型（輔助能源型）特點(diǎn)：1.只由敏感元件構(gòu)成。2.能量從被測(cè)對(duì)象獲得，屬能量變換型。3.輔助能源是為了增加抗干擾能力或提高穩(wěn)定性，或取出信號(hào)，或?yàn)樵硭枰褂霉潭ù艌?chǎng)。（4）電路參數(shù)型特點(diǎn)：(1) 敏

11、感元件對(duì)輸入非電信號(hào)進(jìn)行阻抗變換。(2) 轉(zhuǎn)換電路含有該敏感元件。(3) 電源向轉(zhuǎn)換電路提供能量從而輸出電量，屬于能量控制型。(4) 輸出能量遠(yuǎn)大于輸入能量。(5) 利用傳輸現(xiàn)象中的二次效應(yīng)屬于此類傳感器。（5）多級(jí)變換型特點(diǎn)：設(shè)計(jì)自由度大，可用二級(jí)或二級(jí)以上變換，設(shè)計(jì)出適應(yīng)各種條件的傳感器。2.參比補(bǔ)償型特點(diǎn)：(1) 采用兩個(gè)（或兩個(gè)以上）性能完全相同的敏感元件。其中一個(gè)感受被測(cè)量和環(huán)境量，另一個(gè)只感受環(huán)境量作補(bǔ)償用。(2) 兩個(gè)敏感元件同時(shí)接到電橋的相鄰兩臂或反串。(3) 能消除環(huán)境和條件變化干擾的影響（如溫度變化、電源電壓波動(dòng)）。3.差動(dòng)結(jié)構(gòu)型特點(diǎn)：(1) 采用兩個(gè)（或兩個(gè)以上）性能完全

12、相同的敏感元件，同時(shí)感受相同的環(huán)境影響量和方向相反的被測(cè)量。(2) 反串或接入電橋相鄰的兩臂。(3) 輸出信號(hào)提高一倍。(4) 傳感器差動(dòng)結(jié)構(gòu)以提高靈敏度、線性度，減小或消除環(huán)境因素的影響。4.反饋型特點(diǎn)：(1) 傳感器的敏感元件（或轉(zhuǎn)換元件）同時(shí)兼作反饋元件。(2) 是閉環(huán)系統(tǒng)、傳感器輸入處于平衡狀態(tài)，故又稱為平衡式傳感器。(3) 主要有力（位移）反饋和熱反饋型，如差動(dòng)電容力平衡式加速度傳感器、熱線熱反饋型流速傳感器等。(4) 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，應(yīng)用于特殊場(chǎng)合（高精度微差壓、高流速）。3.傳感器與被測(cè)對(duì)象之間有哪些關(guān)聯(lián)形式？（表格）與固體對(duì)象的關(guān)聯(lián)為：接觸型和非接觸型；與流體對(duì)象的關(guān)聯(lián)是安裝在盛有

13、流體的容器里或有流體流動(dòng)的管道中。4.傳感器的輸出數(shù)學(xué)模型是什么？簡(jiǎn)述傳感器對(duì)信號(hào)的選擇方式。（參比差動(dòng)：三個(gè)指標(biāo)的定義；改善非線性：互換性，可靠性，電磁兼容性）設(shè)輸入變量x1,x2,xn,傳感器內(nèi)部變量u1,u2,ur,輸出變量y1,y2ym,則傳感器的一般數(shù)學(xué)模型表達(dá)式為： yi=fi(x1,x2,xn, u1,u2,ur)其中i=1,2,m 如果被測(cè)信號(hào)為x1,與之對(duì)應(yīng)的輸出為y1，則 y1=f1(x1,x2,xn, u1,u2,ur) 為了得到x1與y1一一對(duì)應(yīng)，則必須使除x1以外的變量（稱干擾量）固定或即使有變化，對(duì)x1也不產(chǎn)生影響或影響很小可忽略。選擇方式：1. 固定方式：把被測(cè)量

14、以外的的其他變量固定，或用控制方法使其為定值。2. 補(bǔ)償方式（參比）：利用被測(cè)量和干擾量共同作用的第一函數(shù)量和只有干擾量作用的第二函數(shù)量之差（干擾量作用效果與被測(cè)量相加時(shí)）或之比（干擾量作用效果與被測(cè)量相乘時(shí)）來(lái)消除干擾量的影響的一種方式。3. 差動(dòng)方式： 被測(cè)量朝兩個(gè)方向?qū)ΨQ變化，而作為影響量的次要變量則朝一個(gè)方向變化，然后取差，就能將被測(cè)量選擇出來(lái)。使傳感器的兩個(gè)相反的方向（即一個(gè)增大，另一個(gè)減?。惺芡槐粶y(cè)量，而且以兩個(gè)相同方向感受干擾量，取兩個(gè)函數(shù)之差作為輸出。 4. 頻率域及時(shí)間域的選擇：利用被測(cè)量信號(hào)與干擾信號(hào)的頻率范圍不同進(jìn)行信號(hào)選擇，對(duì)于頻率域干擾，通過(guò)濾波加以排除，對(duì)于時(shí)

15、域干擾，用時(shí)間窗加以消除。5.什么是示容變量和示強(qiáng)變量？1.與分割方法無(wú)關(guān)，其性質(zhì)由其量的大小來(lái)決定的狀態(tài)量，稱為強(qiáng)度型狀態(tài)量，簡(jiǎn)稱示強(qiáng)變量。如溫度、壓力、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度。2.具有與系統(tǒng)的大?。w積、面積等）成正比性質(zhì)的狀態(tài)量，稱為容量型狀態(tài)量，簡(jiǎn)稱示容變量，又叫容量量或廣延量。如能量、熵、位移等6. 傳感器的互換性 傳感器的互換性是指一個(gè)傳感器可以完全代替另一個(gè)傳感器，而它的機(jī)械尺寸、各項(xiàng)性能指標(biāo)不需重新校準(zhǔn)就可滿足使用要求，更換后的誤差不會(huì)超過(guò)原來(lái)的范圍；即傳感器的功能、尺寸具有完全的互換能力。7. 可靠性 產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力8. 電磁兼容性（electr

16、omagnetic compatibility）：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。第4章傳感器的應(yīng)用基礎(chǔ)1.傳感器與測(cè)量系統(tǒng)有什么關(guān)系？（三個(gè)部分）傳感器是測(cè)量系統(tǒng)的第一級(jí)，主要功能是檢測(cè)和敏感被測(cè)量，它輸入被測(cè)量，輸出大多為電學(xué)模擬量。2.什么叫測(cè)量？什么叫計(jì)量？它們之間有什么異同？測(cè)量是將被測(cè)量同已知量相比較，以確定被測(cè)量與選定單位的比值。這個(gè)比值同測(cè)量單位結(jié)合在一起稱量值。測(cè)量是以確定被測(cè)量值為目的的一系列操作,是人們對(duì)客觀事物取得定量認(rèn)識(shí)的一種手段。計(jì)量是規(guī)范測(cè)量的測(cè)量。計(jì)量依法監(jiān)督測(cè)量工具的準(zhǔn)確性與測(cè)量行為的規(guī)范性，使用有溯源

17、性的標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量?jī)x器、按照規(guī)程、由資格被確認(rèn)的人員進(jìn)行的以判別測(cè)量器具合格性為目的的測(cè)量，是計(jì)量。測(cè)量與計(jì)量的具體工作對(duì)象不同。測(cè)量的直接目的是得到測(cè)得值；計(jì)量的目的是保證測(cè)量的準(zhǔn)確?！皽y(cè)量”就是為獲取量值信息的活動(dòng)；“計(jì)量”不僅要獲取量值信息，而且要實(shí)現(xiàn)量值信息的傳遞或溯源?！皽y(cè)量”作為一類操作，其對(duì)象很廣泛；“計(jì)量”作為一類操作，其對(duì)象就是測(cè)量?jī)x器?！皽y(cè)量”可是以孤立的；“計(jì)量”則存在于量值傳遞或溯源的系統(tǒng)中。 測(cè)量與計(jì)量的劃分，以測(cè)量工具的作用為界。測(cè)量是用測(cè)量工具認(rèn)識(shí)物理量，相信的是測(cè)量工具，目的是得到被測(cè)量的量值；計(jì)量的目的是拿標(biāo)準(zhǔn)（已知的量值）檢查測(cè)量工具的合格性，相信的是標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)言

18、之：相信測(cè)量工具的是測(cè)量，檢查測(cè)量工具的是計(jì)量。3.什么叫量值傳遞？什么叫量值溯源？將國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位量量值，通過(guò)檢定（或其它傳遞方式）傳遞給下一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，并依次逐級(jí)傳遞到工作計(jì)量器具，以保證被計(jì)量的對(duì)象的量值準(zhǔn)確一致，稱為量值傳遞。通過(guò)一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測(cè)量結(jié)果或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)）聯(lián)系起來(lái)的特性，稱為量值溯源性。量值溯源是從下而上，量值傳遞則是自上而下的。6.說(shuō)明差動(dòng)技術(shù)的原理及技術(shù)環(huán)節(jié)。（第3章）原理：采用兩個(gè)（或兩個(gè)以上）性能完全相同的敏感元件，同時(shí)感受相同的環(huán)境影響量和方向相反的被測(cè)量。測(cè)量時(shí)輸入信號(hào)是

19、同時(shí)加到原理相同、性能一致的兩個(gè)敏感元件上的，但對(duì)于輸入信號(hào)，兩個(gè)敏感元件的參數(shù)變化是成相反方向的；而對(duì)于環(huán)境變化，兩個(gè)敏感元件的變化則是成相同方向的，通過(guò)變換電路，使有用輸出量增加，干擾量相減便可以消除環(huán)境變動(dòng)的影響。技術(shù)環(huán)節(jié)：反串或接入電橋相鄰的兩臂。7.舉例說(shuō)明誤差平均效應(yīng)的原理。（溫度傳感器）誤差平均效應(yīng)原理是利用n個(gè)相同的傳感器單元同時(shí)感受被測(cè)量，因而其輸出將是這n個(gè)單元輸出的總和。若將每個(gè)單元可能帶來(lái)的誤差均可看作隨機(jī)誤差且服從正態(tài)分布，根據(jù)誤差理論，對(duì)n個(gè)單元來(lái)說(shuō)，總的誤差將減小為：8.相對(duì)于開環(huán)測(cè)量系統(tǒng)，說(shuō)明閉環(huán)技術(shù)的原理和特點(diǎn)。閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)相比較，增加了“反饋環(huán)節(jié)” 。

20、利用反饋技術(shù)與傳感器相結(jié)合，構(gòu)成閉環(huán)的“反饋測(cè)量”系統(tǒng)，可提高傳感器測(cè)量系統(tǒng)的性能。特點(diǎn)：精度高、穩(wěn)定性好；動(dòng)態(tài)特性好。10.常見的傳感器噪聲有哪些？如何抑制這些噪聲？（必考，三要素）噪聲形成干擾必須具備三個(gè)條件（三要素）：有噪聲源、有對(duì)噪聲敏感的接受電路和噪聲源到接收電路之間的耦合通道。按產(chǎn)生原因：機(jī)械噪聲減振措施； 熱噪聲熱屏蔽，恒溫措施，對(duì)稱平衡結(jié)構(gòu)，溫度補(bǔ)償技術(shù)；光噪聲光屏蔽；音響噪聲消音，隔音器材或真空容器，遠(yuǎn)離聲源，改變聲指向；溫度噪聲防潮措施；化學(xué)噪聲密封和保持傳感器的清潔；電磁噪聲屏蔽，隔離，使用雙絞線，正確且良好的接地；射線輻射噪聲對(duì)射線進(jìn)行防護(hù)；電路噪聲12.屏蔽的作用是什

21、么？有哪些屏蔽方法？（靜態(tài)、電磁）屏蔽的作用是隔斷“場(chǎng)”的耦合，抑制各種場(chǎng)的干擾。有靜電屏蔽，電磁屏蔽，低頻磁屏蔽，驅(qū)動(dòng)屏蔽，信號(hào)的屏蔽傳輸，屏蔽與接地。14.在實(shí)際應(yīng)用中如何改善傳感器的技術(shù)性能？（列舉幾個(gè)）結(jié)構(gòu)、材料與參數(shù)的合理選擇；差動(dòng)技術(shù)；平均技術(shù)；補(bǔ)償與校正；穩(wěn)定性處理；屏蔽，隔離與干擾抑制；零示法、微差法與閉環(huán)技術(shù)；集成化與智能化第5章光電傳感技術(shù)3.簡(jiǎn)述光電傳感器的組成及特點(diǎn)。（四個(gè)部分組成）光電傳感器的一般組成形式主要包括光源（光能的提供者，良好的光源是保障光電傳感器性能的重要前提）、光通道（光能量的會(huì)聚收集、平行準(zhǔn)直、圖像的放大與縮小、光學(xué)濾波等）、光電器件和測(cè)量電路（對(duì)光電

22、器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大或轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到便于輸出和處理的目的）四個(gè)部分。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠、體積小、重量輕、價(jià)格廉、靈敏度高的特點(diǎn)。4.傳感器用光源有什么特點(diǎn)？常用哪些光源？特點(diǎn)：具有足夠的照度； 均勻、無(wú)遮擋或陰影； 光源的照射方式符合傳感器的測(cè)量要求； 光源的發(fā)熱量?。?光源發(fā)出的光具有適合的光譜范圍。常用光源：熱輻射光源；氣體放電光源；發(fā)光二極管；激光光源。5.簡(jiǎn)述光電探測(cè)器的原理、特點(diǎn)和基本類型。光電探測(cè)器基于光電效應(yīng)。所謂光電效應(yīng)是指物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應(yīng)，就是光致電效應(yīng)。外光電效應(yīng)及器件：在光的照射下，使得電子逸出物體表面而

23、產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象，稱為外光電效應(yīng)。光電管和光電倍增管；光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體受到光照會(huì)產(chǎn)生光生“電子空穴”對(duì)，使得導(dǎo)電性能增強(qiáng)。光線越強(qiáng)，導(dǎo)電性越強(qiáng)，電阻越低。這種光照后電阻率變化的現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻（光電導(dǎo)型）和反向工作的光敏二極管、光敏三極管（光電導(dǎo)結(jié)型）；光生伏特效應(yīng)：光電池。7.簡(jiǎn)述激光傳感技術(shù)的原理、方法（1）激光干涉法，原理：光的干涉（2）激光衍射法細(xì)絲直徑測(cè)量:單色平行光垂直照射被測(cè)細(xì)絲，經(jīng)細(xì)絲衍射后，在成像物鏡的焦平面上形成衍射圖樣。根據(jù)夫瑯和費(fèi)衍射理論和巴比涅互補(bǔ)原理，直徑為d的細(xì)絲和縫寬為d的狹縫具有相同的衍射圖樣。線陣ccd器件放在成像透鏡的后焦面上，細(xì)絲衍射條

24、紋成像到ccd上，光強(qiáng)分布轉(zhuǎn)換成按時(shí)序分布的電壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)低通濾波和放大處理，再利用施密特電路變成方波輸出。根據(jù)脈沖寬度計(jì)數(shù)便能求出細(xì)絲直徑。9.簡(jiǎn)述紅外輻射的基本定律。（熱分子）（1）基爾霍夫定律：一個(gè)物體向周圍輻射熱能的同時(shí)也吸收周圍物體的輻射能；如果幾個(gè)物體處于同一溫場(chǎng)中，各物體的熱發(fā)射本領(lǐng)正比于它的吸收本領(lǐng)；（2）斯忒藩玻耳茲曼定律：物體的總的出射輻射度與溫度的四次方成正比；（3）維恩位移定律 ：熱輻射電磁波中包含各種波長(zhǎng)，從實(shí)驗(yàn)可知，物體峰值輻射波長(zhǎng)與物體自身的絕對(duì)溫度成以下關(guān)系：10.簡(jiǎn)述紅外探測(cè)器的原理、種類、特點(diǎn)及應(yīng)用。紅外探測(cè)器是一種輻射能轉(zhuǎn)換器，主要用于將接收到的紅外輻

25、射轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量或觀察的電能、熱能等其他形式的能量。根據(jù)能量的轉(zhuǎn)換方式，紅外探測(cè)器可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。特點(diǎn)：熱探測(cè)器不適合用于快速、高靈敏度的探測(cè)。熱探測(cè)器的最大優(yōu)點(diǎn)是光譜響應(yīng)范圍較寬且較平坦。應(yīng)用于光譜儀，紅外測(cè)溫儀，熱像儀，紅外遙感技術(shù)。光子探測(cè)器的光譜響應(yīng)特性與熱探測(cè)器完全不同，通常需要制冷至較低溫度才能正常工作。光子探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間為微秒或納秒級(jí)。探測(cè)率一般比熱探測(cè)器大一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。應(yīng)用于真空光電管，光電倍增管。第6章光纖傳感技術(shù)6.光纖傳感器分幾類？各有什么特點(diǎn)？（功能、非功能，給圖會(huì)分析）(1)功能型：利用對(duì)外界信息具有敏感能力和檢測(cè)能力的光纖作傳感元件，將“傳”和

26、“感”合為一體的傳感器。光纖不僅起傳光作用，而且還利用光纖在外界因素（溫度、壓力等）的作用下，其光學(xué)特性(光強(qiáng)、相位、偏振態(tài)等)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)“傳”和“感”的功能。傳感器中光纖是連續(xù)的。由于光纖連續(xù)，增加其長(zhǎng)度，可提高靈敏度。(2)非功能（傳光）型：光纖僅起導(dǎo)光作用，只“傳”不“感”，對(duì)外界信息的“感覺”功能依靠其他物理性質(zhì)的功能元件完成。光纖不連續(xù)。無(wú)需特殊光纖及其他特殊技術(shù)，比較容易實(shí)現(xiàn)，成本低。但靈敏度也較低，用于對(duì)靈敏度要求不太高的場(chǎng)合。(3)拾光型：用光纖作為探頭，接收由被測(cè)對(duì)象輻射的光或被其反射、散射的光。如光纖激光多普勒速度計(jì)、輻射式光纖溫度傳感器等。7.簡(jiǎn)述光纖中的光波調(diào)制技術(shù)。

27、（基本原理）強(qiáng)度調(diào)制主要是指外界物理量通過(guò)傳感元件使光纖中光強(qiáng)發(fā)生相應(yīng)變化的過(guò)程；（雙光路強(qiáng)度檢測(cè)）相位調(diào)制指當(dāng)傳感器光纖受到外界機(jī)械或溫度場(chǎng)的作用時(shí)，外界信號(hào)通過(guò)光纖的力應(yīng)變效應(yīng)、熱應(yīng)變效應(yīng)、及熱光效應(yīng)使傳感光纖的幾何尺寸的折射率等參數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致光纖中的光相位變化。通過(guò)被測(cè)能量場(chǎng)的作用，使光纖內(nèi)傳播的光波相位發(fā)生變化，再利用干涉測(cè)量技術(shù)把相位變化轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)變化，從而檢測(cè)出待測(cè)物理量。頻率調(diào)制，外界物理量通過(guò)傳感元件，使光纖中光的頻率發(fā)生相應(yīng)變化的過(guò)程。波長(zhǎng)調(diào)制，外界物理量通過(guò)傳感元件，使光纖中光的波長(zhǎng)發(fā)生相應(yīng)變化的過(guò)程。時(shí)分調(diào)制外界物理量通過(guò)不同傳感元件，使光纖中光的基帶頻譜的延遲時(shí)

28、間及幅度發(fā)生相應(yīng)變化的過(guò)程。偏振態(tài)調(diào)制 外界物理量通過(guò)傳感元件，使光纖中光的偏振特性發(fā)生相應(yīng)變化的過(guò)程稱為偏振態(tài)調(diào)制。8.什么叫光纖光柵？光纖光柵利用光纖材料的光敏性（外界入射光子和纖芯內(nèi)鍺離子相互作用引起折射率的永久性變化），在纖芯內(nèi)形成空間相位光柵，其作用實(shí)質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的（透射或反射）濾波或反射鏡。9.簡(jiǎn)述光纖光柵傳感中的解調(diào)技術(shù)（給出圖，說(shuō)出原理）1.匹配光柵解調(diào)法當(dāng)傳感光柵處于自由態(tài)時(shí)，參考光柵的反射光最強(qiáng)，光探測(cè)器輸出信號(hào)幅度最高。這時(shí)控制掃描信號(hào)發(fā)生器使之固定輸出為零電平，當(dāng)傳感光柵感應(yīng)外界溫度和應(yīng)變時(shí)，發(fā)生移位，使參考光柵的反射光強(qiáng)下降，信號(hào)發(fā)生器工作，使參考光柵的

29、輸出重新達(dá)到原有值，這時(shí)的掃描電壓對(duì)應(yīng)一定的外界物理量。2.波分復(fù)用光纖耦合器解調(diào)法fbg探頭返回的窄帶波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)3db耦合器后進(jìn)入分光比與波長(zhǎng)相關(guān)的耦合器，在3db耦合器連接光源的光路上置有光隔離器，以防止光源被返回光成分影響。在波分復(fù)用耦合器的兩個(gè)輸出口輸出的光直接進(jìn)入光探測(cè)器將其強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并經(jīng)過(guò)模擬信號(hào)運(yùn)算，其輸出即為正比于fbg探頭所受應(yīng)力大小。4.斜光纖光柵(tfbg)解調(diào)法這種解調(diào)方法應(yīng)用了斜光柵能將纖芯中特定波長(zhǎng)的光模耦合到光纖包層或者耦合到外界環(huán)境的原理。斜光柵的折射率變化的分界面和光纖橫截面具有一定的角度。傳感fbg的光通過(guò)光環(huán)行器進(jìn)入線性啁啾的斜光柵，斜光柵

30、就會(huì)將特定范圍的光耦合到包層外介質(zhì)成為輻射光，通過(guò)檢測(cè)從斜光柵側(cè)面出射輻射光的強(qiáng)度，從而可以測(cè)得光纖中傳導(dǎo)光信號(hào)的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)分布情況。檢測(cè)光強(qiáng)可以采用光電探測(cè)器的線性陣列，也可采用ccd器件。10.什么叫長(zhǎng)周期光纖光柵？有什么特點(diǎn)？長(zhǎng)周期光纖光柵是指柵格周期大于100mm的光纖光柵。長(zhǎng)周期光纖光柵是一種透射型光柵，其功能是將光纖中傳播的特定波長(zhǎng)的光波耦合到包層中損耗掉。特點(diǎn)：當(dāng)包層與纖芯的有效彈光系數(shù)相同時(shí)，長(zhǎng)周期光纖光柵的應(yīng)變靈敏度幾乎為零；而當(dāng)包層與纖芯的熱光系數(shù)相同時(shí)，長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度靈敏度也幾乎為零；對(duì)不同的包層模，其有效折射率是不同的，因而溫度和應(yīng)變靈敏度也不同。利用該特性，通過(guò)

31、監(jiān)測(cè)兩個(gè)不同包層模的吸收波長(zhǎng)的移位，可在一個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵傳感器上實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)量。第7章視覺傳感技術(shù)1.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器視覺及視覺測(cè)量的區(qū)別與聯(lián)系。計(jì)算機(jī)視覺是借助于信息處理理論、電子器件和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)噲D用攝像機(jī)獲取環(huán)境場(chǎng)景圖像，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)平臺(tái)進(jìn)行視覺信息處理；機(jī)器視覺地應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺研究的部分成果，是數(shù)字成像技術(shù)、圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的集成應(yīng)用技術(shù)，著重于利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力對(duì)獲取圖像進(jìn)行自動(dòng)分析處理，提供一個(gè)可供機(jī)器或自動(dòng)化設(shè)備可以識(shí)別和利用的結(jié)果；視覺傳感測(cè)量源于計(jì)算機(jī)視覺，但并不等同計(jì)算機(jī)視覺，marr的視覺計(jì)算理論是通過(guò)

32、三維場(chǎng)景映射到的二維圖像來(lái)研究和感知場(chǎng)景三維物理結(jié)構(gòu)的理論，強(qiáng)調(diào)的是識(shí)別和理解功能，側(cè)重于基本理論研究，而視覺傳感測(cè)量，尤其是幾何量測(cè)量則是從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，研究定量提取三維空間內(nèi)有用信息的理論和方法。第8章聲表面波傳感技術(shù)1.什么叫聲表面波？有什么特點(diǎn)與用途？聲表面波saw（surface acoustic wave）是一種能量集中在介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ膹椥圆?。特點(diǎn)：聲表面波具有較低的傳播速度和較短的波長(zhǎng)，大概是相應(yīng)電磁波的10-5倍，因此在同一頻段上，saw器件的尺寸比相應(yīng)電磁波器件的尺寸小得多，這樣就可以大幅度減小器件的體積和重量，有利于電子器件的超小型化。由于聲表面波是沿固體表面?zhèn)鞑サ模?/p>

33、且傳播速度較慢，這使得時(shí)變信號(hào)在給定瞬時(shí)可以完全呈現(xiàn)在晶體基片表面上，當(dāng)信號(hào)在輸入和輸出之間行進(jìn)時(shí)，就容易對(duì)信號(hào)進(jìn)行注入、提取和變換等處理。聲表面波是晶體表面?zhèn)鞑サ膹椥圆ǎ簧婕熬w內(nèi)部電子的遷移過(guò)程，這樣使得saw器件具有較強(qiáng)的抗輻射能力和較大的動(dòng)態(tài)范圍。用途：saw器件主要包括：濾波器、延遲線、振蕩器、混頻器、放大器、卷積器、相關(guān)器、編碼器、聲光調(diào)制器、聲光偏轉(zhuǎn)器、聲光開關(guān)、超聲馬達(dá)、射頻標(biāo)簽和傳感器等。特別是其作為一種快速、超小型的頻率控制、選擇和信號(hào)處理器件，對(duì)電子和通信系統(tǒng)的發(fā)展起著極為重要的作用。2.叉指換能器的作用原理是什么？在發(fā)射叉指換能器上施加適當(dāng)頻率的交流電信號(hào)后，在壓電晶

34、片內(nèi)部分布有電場(chǎng)，該電場(chǎng)可分解為垂直和水平二個(gè)分量（ev和eh），通過(guò)逆壓電效應(yīng)使指條電極間的材料發(fā)生垂直于和平行于表面的交變形變（聲波），其頻率與激勵(lì)頻率一致，此聲信號(hào)沿基片表面?zhèn)鞑?，并最終由接收叉指換能器通過(guò)壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。3.什么叫聲表面波傳感器？簡(jiǎn)述其結(jié)構(gòu)組成和性能特點(diǎn)。利用聲表面波固有特點(diǎn)做出的傳感器叫做saw傳感器。聲表面波器件包括一個(gè)壓電材料薄基板和采用薄膜工藝制作在基板上的叉指換能器和反射極陣列。saw傳感器一般采用振蕩器電路的形式。特點(diǎn)：高精度、高靈敏度準(zhǔn)數(shù)字輸出：微型化，低功耗：便于實(shí)現(xiàn)無(wú)線、無(wú)源化 多參數(shù)敏感性，抗干擾能力強(qiáng)：結(jié)構(gòu)工藝性好，便于大批量生產(chǎn)：5.聲

35、表面波傳感器為什么要特別注意溫度補(bǔ)償？常用的補(bǔ)償方法有哪些？由于saw傳感器能感測(cè)到許多物理量與化學(xué)量，所以用它來(lái)感測(cè)某種物理量或化學(xué)量時(shí)，其它物理量或化學(xué)量（特別是溫度）產(chǎn)變化對(duì)測(cè)量精度的影響就不可忽視了。1.選擇零溫度系數(shù)切型2.差動(dòng)法3.數(shù)字補(bǔ)償法4.浮動(dòng)零點(diǎn)法8.什么是聲表面波標(biāo)簽？試說(shuō)明其工件原理與特點(diǎn)。聲表面波（saw）射頻標(biāo)簽（rfid）芯片主要由壓電基片、叉指換能器、標(biāo)簽天線和反射柵組成。其基本原理為，在壓電基片上制作一個(gè)saw叉指換能器（idt），同時(shí)在saw傳播路徑上分布了一組或多組的反射柵，工作時(shí)閱讀器發(fā)射出高頻脈沖激勵(lì)信號(hào)，由敏感基片的天線接收無(wú)線信號(hào)，并通過(guò)idt將電

36、磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲表面波。聲表面波經(jīng)過(guò)一段延遲后由反射柵反射回來(lái)，再通過(guò)idt將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波信號(hào)，并經(jīng)天線發(fā)射出去，再由讀寫器接收處理。根據(jù)由反射柵不同位置形成的反射（saw）脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖位置或相位位置編碼。第9章生物傳感技術(shù)6.闡述微生物反應(yīng)與酶反應(yīng)的異同點(diǎn)。1.微生物反應(yīng)和酶反應(yīng)的共同特點(diǎn)（1）兩者都是生物化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)所需要的環(huán)境相似；（2）微生物細(xì)胞中包含各種各樣的酶，可以催化所有酶可以催化的反應(yīng)；（3）兩者催化的速度近似。2.不同點(diǎn)（1）酶反應(yīng)需要溫和的環(huán)境，微生物細(xì)胞的膜系統(tǒng)為酶的反應(yīng)提供了天然的“理想環(huán)境”，細(xì)胞可以在較長(zhǎng)的時(shí)間保持一定的催化活性；（2）同一個(gè)微生物細(xì)胞自身包含

37、數(shù)以千計(jì)種的酶，顯然比單一的酶更適合多底物反應(yīng)；（3）酶反應(yīng)需要的輔助因子和能量可以由微生物細(xì)胞提供；（4）酶的提純成本高，有些酶至今未能完全的提純，相比之下，微生物細(xì)胞來(lái)源方便，價(jià)格低廉。15.微生物的特征及微生物傳感器的分類如何？微生物的特征：體積小，繁殖快，分布廣。根據(jù)微生物與底物作用原理的不同：測(cè)定呼吸活性型微生物傳感器；測(cè)定代謝物質(zhì)型微生物傳感器；根據(jù)測(cè)量信號(hào)的不同：電流型微生物傳感器；電位型微生物傳感器。16.常見的微生物傳感器及其工作原理是什么？電化學(xué)微生物傳感器分為電流型和電位型。電流型是指工作中，微生物敏感膜與待測(cè)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，通過(guò)檢測(cè)某種物質(zhì)的含量變化，最終輸出為電流信號(hào)

38、的傳感器。電位型是指工作時(shí)，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換后輸出信號(hào)為電位的微生物傳感器。壓電高頻阻抗型微生物傳感器：基于高頻壓電晶體頻率對(duì)溶液介質(zhì)性質(zhì)變化具有靈敏的響應(yīng)特性制成的。燃料電池型微生物傳感：微生物在呼吸代謝過(guò)程中可產(chǎn)生電子，直接在陽(yáng)極上放電，產(chǎn)生電信號(hào)。但是微生物在電極上放電的能力很弱，往往需要加入電子傳遞的媒介物介體，起到增大電流的作用。22.試簡(jiǎn)述基因傳感器的原理。所謂基因傳感器，其原理就是通過(guò)固定在傳感器或稱換能器探頭表面上的己知核甘酸序列的單鏈dna分子(也稱為ssdna探針)，和另一條互補(bǔ)的ssdna分子，也稱為目標(biāo)dna雜交，形成的雙鏈dna(dsdna)會(huì)表現(xiàn)出一定的物理信號(hào)

39、，最后由換能器反應(yīng)出來(lái)。24.簡(jiǎn)述微懸臂梁傳感器的工作原理。微懸臂梁生物傳感器是以微懸臂梁作為換能元件，在微懸臂梁的一面涂有生物敏感層，當(dāng)被測(cè)物質(zhì)吸附到生物敏感層后，微懸臂梁的表面應(yīng)力或共振頻率發(fā)生變化。通過(guò)檢測(cè)微懸臂梁的彎曲變形或共振頻移就可以測(cè)吸附到敏感層上的生物分子。第11章前沿傳感技術(shù)3.什么是軟測(cè)量技術(shù)？它主要包括哪幾方面內(nèi)容？（4個(gè)主要因素，1、3）軟測(cè)量技術(shù)一般是根據(jù)某種最優(yōu)準(zhǔn)則，通過(guò)選擇一些容易測(cè)量且與主導(dǎo)變量密切聯(lián)系的二次變量(輔助變量)來(lái)預(yù)測(cè)主導(dǎo)變量，它所建立的軟測(cè)量模型可以完成一些實(shí)際硬件檢測(cè)儀器所不能完成的測(cè)量任務(wù)。四個(gè)因素：中間輔助變量的選擇；輸入數(shù)據(jù)的處理數(shù)學(xué)；模型

40、的建立；數(shù)學(xué)模型的修正軟測(cè)量技術(shù)的核心是建立工業(yè)對(duì)象的精確可靠的模型5.簡(jiǎn)述模糊理論與模糊傳感器原理結(jié)構(gòu)。（絕對(duì)到相對(duì)，邏輯框圖，初值敏感性，參數(shù)敏感性）模糊理論是以模糊集合為基礎(chǔ)，其基本精神是接受模糊性現(xiàn)象存在的事實(shí)，而以處理概念模糊不確定的事物為其研究目標(biāo)，并積極的將其嚴(yán)密的量化成計(jì)算機(jī)可以處理的訊息，不主張用繁雜的數(shù)學(xué)分析即模型來(lái)解決模型模糊傳感器是在經(jīng)典傳感器數(shù)值測(cè)量的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)模糊推理與知識(shí)集成，以自然語(yǔ)言符號(hào)描述的形式輸出測(cè)量結(jié)果。其邏輯結(jié)構(gòu)可以分為轉(zhuǎn)換部分和符號(hào)處理與通信部分。從功能上看，有信息調(diào)理與轉(zhuǎn)換層、數(shù)值符號(hào)轉(zhuǎn)換層、符號(hào)處理層、有指導(dǎo)信息層和通信層。這些功能有機(jī)地集成在

41、一起，完成數(shù)值符號(hào)轉(zhuǎn)換功能6.什么叫混沌理論？它在測(cè)量中有何應(yīng)用？混沌理論是一種兼具質(zhì)性思考與量化分析的方法，用以探討動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中無(wú)法用單一的數(shù)據(jù)關(guān)系，而必須用整體、連續(xù)的數(shù)據(jù)關(guān)系才能加以解釋及預(yù)測(cè)之行為?；诨煦缦到y(tǒng)性初值敏感性的檢測(cè)技術(shù)的基本思想就是反蝴蝶效應(yīng)倒過(guò)來(lái)應(yīng)用，將敏感元件作為混沌電路的一部分，其敏感參數(shù)隨被測(cè)量變化而變化，并使系統(tǒng)的混沌軌道變化，測(cè)出混沌軌道的變化從而得到被測(cè)量。如基于混沌理論的頻率測(cè)量、溫度測(cè)量、電阻電容電感測(cè)量等。第12章現(xiàn)代傳感系統(tǒng)概述1.現(xiàn)代傳感系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是什么？現(xiàn)代傳感系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、通信網(wǎng)絡(luò)、中央處理服務(wù)器、處理電路和相關(guān)軟件組成，集成了傳感器技術(shù)

42、、分布式測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、智能儀器技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)等，可以滿足現(xiàn)代測(cè)量、控制和數(shù)據(jù)處理的多種需求。2.什么是分布式測(cè)量系統(tǒng)？分布式測(cè)量系統(tǒng)有什么結(jié)構(gòu)特征分布式測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)internet、intranet或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等，把分布于不同地方、獨(dú)立完成特定功能的本地測(cè)量設(shè)備和測(cè)量計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，允許在不同地理位置的多個(gè)用戶與不同地理位置的多個(gè)儀器交互，以完成特定的測(cè)試任務(wù)，達(dá)到測(cè)量資源共享、協(xié)同工作、分散操作、集中管理、測(cè)量過(guò)程監(jiān)控和設(shè)備診斷等目的。分布式測(cè)量系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，測(cè)量中心服務(wù)器為核心，由測(cè)量中心服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)組成，具有開放互聯(lián)能力

43、，支持網(wǎng)上測(cè)試應(yīng)用服務(wù)的功能。分布式測(cè)量系統(tǒng)是一種層次結(jié)構(gòu)，分為三次：客戶層、管理層、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量層3.什么是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)？其典型協(xié)議都有哪些，簡(jiǎn)要說(shuō)明各有什么特點(diǎn)？安裝在制造和過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。現(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散、數(shù)字化、智能化的測(cè)量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間通過(guò)總線連接實(shí)現(xiàn)信息交互，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)：以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的全數(shù)字控制系統(tǒng)。profibus：porfibus支持主從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式；lonworks：它采用了iso/osi模型的全部七層通訊協(xié)

44、議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，其通訊速率從300bps至15mbps不等，直接通信距離可達(dá)到2700m(78kbps，雙絞線),支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電源線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)相應(yīng)的本安防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)；基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線，即foudation fieldbus,簡(jiǎn)稱ff，這是在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。can：can支持多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均在任意時(shí)刻主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。hart：種被稱為可尋址遠(yuǎn)程傳感高速通道的開放

45、通信協(xié)議，其特點(diǎn)是現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中工業(yè)過(guò)程控制的過(guò)渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較好的發(fā)展。rs-485：盡管rs-485不能稱為現(xiàn)場(chǎng)總線，但是作為現(xiàn)場(chǎng)總線的鼻祖，還有許多設(shè)備繼續(xù)沿用這種通訊協(xié)議。采用rs-485通訊具有設(shè)備簡(jiǎn)單、低成本等優(yōu)勢(shì)，仍有一定的生命力。以rs-485為基礎(chǔ)的opto-22命令集等也在許多系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。6.虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器有什么不同？虛擬儀器：以通用計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)，利用相應(yīng)具有高性能測(cè)試功能的硬件作為輸入/輸出接口，結(jié)合高效靈活的儀器軟件，在計(jì)算機(jī)屏幕上虛擬出儀器面板和交互功

46、能，通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤實(shí)施操作的儀器。虛擬儀器通過(guò)軟件將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)的融合為一體，把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)以及分析處理。由于計(jì)算機(jī)性能以每半年提高一倍的速度飛速發(fā)展，已把傳統(tǒng)儀器遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋到后面。第13章多傳感器數(shù)據(jù)融合1.什么是多傳感器數(shù)據(jù)融合？多傳感器數(shù)據(jù)融合的實(shí)質(zhì)是什么？多傳感器數(shù)據(jù)融合是針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)中使用多個(gè)（種）傳感器這一特定問(wèn)題而提出的信息處理方法，是將來(lái)自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，從而對(duì)觀測(cè)對(duì)象形成準(zhǔn)確結(jié)論的過(guò)程。數(shù)據(jù)融合的目的是基于各獨(dú)立傳感器的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)融合導(dǎo)出更豐富的有效信息，獲得最佳協(xié)同效果，發(fā)揮多個(gè)傳感器的聯(lián)合優(yōu)勢(shì)，提高傳感器系統(tǒng)的有效性和魯棒性，消除單一傳感器的局限性。3.比較不同數(shù)據(jù)融合形式的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性。如果多傳感器數(shù)據(jù)是同質(zhì)的，原始數(shù)據(jù)可以直接融合，稱為數(shù)據(jù)級(jí)融合。數(shù)據(jù)級(jí)融合直接對(duì)未經(jīng)預(yù)處理的傳感器原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合和分析，其優(yōu)點(diǎn)是保持盡可能多的客體數(shù)據(jù)，基本不發(fā)生數(shù)據(jù)丟失