传感器论文

传感器论文（精选9篇）

1.传感器论文 篇一

传感器总结

当今社会的发展，是信息化社会的发展。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。

传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。

传感器的定义

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

结构

很多非电学量(包括物理量,化学量,生物量等),早期都采用非电学

量方法测量。随着科学技术的飞速发展,对被测量的准确度、速度和精度提出了新的要求,传统方法已不能满足测量要求,必须采用传感器电测技术,把非电学量信号转换为电信号。在现代化生产过程中,需用各种传感器来监控生产过程的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态。特别是传感器与计算机结合,使自动化过程更具有准确、快捷、效率高等优点。

传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，能完成检测任务,它的输入量是某一被测量,可能是物理量,也可能是化学量、生物量等;输出量是某种物理量,便于传输、转换、处理、显示等,可以是气、光、电物理量，主要是电物理量;输出输入有对应关系,且应有一定的精确程度。传感器的作用包括信息的收集、信息数据的转换和控制信息的采集。传感器一般由敏感元件和转换元件两大部分组成。有时也将转换电路及辅助电路作为其组成部分。

材料

传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料四大类。

半导体传感器材料主要是硅，其次是锗、砷化镓、锑化铟、碲化铅、硫化镉等。主要用于制造力敏、热敏、光敏、磁敏、射线敏等传感器。

陶瓷传感器材料主要有氧化铁、氧化锡、氧化锌、氧化锆、氧化

钛、氧化铝、钛酸钡等，用于制造气敏、湿敏、热敏、红外敏、离子敏等传感器。

金属用作传感器的功能材料不如半导体和陶瓷材料广泛，主要用在机械传感器和电磁传感器中，用到的材料有铂、铜、铝、金、银、钴合金等。

有机材料用于传感器还处在开发阶段，主要用于力敏、湿度、气体、离子、有机分子等传感器，所用材料有高分子电解质、吸湿树脂、高分子膜、有机半导体聚咪唑、酶膜等。

性能

传感器性能指标主要有：灵敏度、使用频率范围、动态范围、相移。

灵敏度：指沿着传感器测量轴方向对单位振动量输入x 可获得的电压信号输出值u，即s=u/x。与灵敏度相关的一个指标是分辨率，这是指输出电压变化量△u 可加辨认的最小机械振动输入变化量△x 的大小。为了测量出微小的振动变化，传感器应有较高的灵敏度。

使用频率范围：指灵敏度随频率而变化的量值不超出给定误差的频率区间。其两端分别为频率下限和上限。为了测量静态机械量，传感器应具有零频率响应特性。传感器的使用频率范围，除和传感器本身的频率响应特性有关外，还和传感器安装条件有关（主要影响频率上限）。

动态范围：动态范围即可测量的量程，是指灵敏度随幅值的变化

量不超出给定误差限的输入机械量的幅值范围。在此范围内，输出电压和机械输入量成正比，所以也称为线性范围。动态范围一般不用绝对量数值表示，而用分贝做单位，这是因为被测振值变化幅度过大的缘故，以分贝级表示使用更方便一些。

相移：指输入简谐振动时，输出同频电压信号相对输入量的相位滞后量。相移的存在有可能使输出的合成波形产生崎变，为避免输出失真，要求相移值为零或Π，或者随频率成正比变化。

有机材料用于传感器还处在开发阶段，主要用于力敏、湿度、气体、离子、有机分子等传感器，所用材料有高分子电解质、吸湿树脂、高分子膜、有机半导体聚咪唑、酶膜等。

优缺点

从传感器分类看优缺点 按传感器输出信号分类 模拟式：输出信号为模拟信号。数字式：输出信号为数字信号。

按结构形式分类：柱式、桥式、轮辐式、悬臂梁式、板环式等。柱式：特点是结构简单、紧凑，易于加工，成本费用低，密封性能良好，对于潮湿环境很适用，可设计成压式或拉式的，可以承受很大的载荷；其缺点是位移量小、灵敏度低。

桥式：传感器弹性体为桥式，其两端用两只螺栓紧固到下面的支撑体上，其弹性体与支撑体之间有一间隙，为弹性体的受力变形空间。

该类传感器的特点如下：由于传感器与秤体之间的连接为要求很低的间隙配合，所以安装方便，维护简单，重复性好。

轮辐式：高度低、精度高、抗偏心载荷和侧向力强。

剪切梁式：该类传感器有以下特点：输出信号不受称重点位置变化的影响；线性好、精度高；传感器受拉伸与压缩时，切应力的幅度与分布基本相同，即传感器的拉伸、压缩灵敏度基本相同，所以特别适用于同时受拉和压的测量；外形低、体积小、重量轻，易于安装和维修；结构简单易于密封；抗侧向力强。

板环式：特点是输出灵敏度高、受力状态稳定、温度均匀性好、结构简单、易于加工，可制成拉压2种型号，对于0.5～30吨的拉压方式称重传感器，这种方式是很好的。

发展方向

对比传感器技术的发展历史与研究现状可以看出，随着科学技术的迅猛发展以及相关条件的日趋成熟，传感器技术逐渐受到了更多人士的高度重视。当今传感器技术的研究与发展，特别是基于光电通信和生物学原理的新型传感器技术的发展，已成为推动国家乃至世界信息化产业进步的重要标志与动力。

由于传感器具有频率响应、阶跃响应等动态特性以及诸如漂移、重复性、精确度、灵敏度、分辨率、线性度等静态特性，所以外界因素的改变与动荡必然会造成传感器自身特性的不稳定，从而给其实际应用造成较大影响。这就要求我们针对传感器的工作原理和结构，在

不同场合对传感器规定相应的基本要求，以最大程度优化其性能参数与指标，如高灵敏度、抗干扰的稳定性、线性、容易调节、高精度、无迟滞性、工作寿命长、可重复性、抗老化、高响应速率、抗环境影响、互换性、低成本、宽测量范围、小尺寸、重量轻和高强度等。

同时，根据对国内外传感器技术的研究现状分析以及对传感器各性能参数的理想化要求，现代传感器技术的发展趋势可以从四个方面分析与概括：一是开发新材料的开发与应用；二是实现传感器集成化、多功能化及智能化；三是实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化；四是通过传感器与其它学科的交叉整合，实现无线网络化。

2.传感器论文 篇二

当前目标跟踪设备大量采用各种不同类型的传感器,如光电传感器与2-D、3-D雷达等其他类型的传感器组成融合跟踪系统,以观测目标角度、距离、速度等多方面的属性,因此有必要讨论异类传感器构成的跟踪系统的融合跟踪方法[1,2]。异类传感器构成的分布式融合系统中传感器观测维数不同时,采用一组Kalman滤波器分别获得单个传感器的局部状态估计,再进行融合。当传感器只能观测到目标的部分属性时,局部估计将会产生一定的动态误差[2]。此时可以考虑集中式的量测融合算法,将多个传感器量测进行加权或者组合再进行滤波来得到最优的目标状态估计。

基于Kalman滤波器的量测融合算法主要有[3,4,5]:并行滤波方法,简单地将各观测向量组合起来构造高维观测向量,对其进行滤波来估计目标状态,使用灵活,但计算量较大;数据压缩滤波方法,将多个传感器的观测进行融合得到观测的最优估计,再对其进行滤波来获得最优状态估计,计算量小,但要求观测向量具有相同的维数。异类传感器融合跟踪系统中不同传感器的观测通常是目标可观测属性集合的不同子集,即观测向量的维数通常不相等,数据压缩滤波方法难以直接应用,一般采用计算量较大的并行滤波方法。提高跟踪系统性能需要降低其计算量,文献[6]通过用无穷大方差表示传感器不能观测的目标属性,将维数不等的局部传感器观测向量映射到系统观测空间,实现用数据压缩滤波进行不等维数观测向量的融合估计。

文中提出一种利用融合中心的目标状态反馈来表示传感器不能观测的目标属性,构造出等维的等效传感器量测,从而用数据压缩滤波实现融合跟踪的方法,来克服现有集中式融合跟踪方法的局限,提高跟踪系统计算性能;实验结果亦表明了该方法的有效性。

2 异类传感器融合跟踪方法及性能

异类传感器构成的多传感器应用系统中,由于传感器的原理、功能等方面的不同,每一传感器通常只能观测目标的部分属性,即各传感器的观测空间通常不同,观测向量的维数不相等。因此,在假定各异类传感器具有相同数据率的情况下,异类传感器的融合可以归结为局部观测向量维数不等时的融合。

2.1 并行滤波方法

假设多传感器系统中存在有n个独立传感器,系统状态方程和传感器i的量测方程分别表示为[4]

其中:X(k)为系统在k时刻的状态向量,Φ(k-1)为状态转移矩阵,Γ(k-1)为噪声输入矩阵;Zi(k)为传感器i在k时刻的观测向量,Hi(k)是k时刻传感器i的观测矩阵;过程噪声{W(k)}与观测噪声{Vi(k)}是零均值的Gauss白噪声序列,方差阵为Q、Ri,且Q为对称非负定矩阵,Ri为对称正定矩阵。

并行滤波方法集中所有传感器量测形成一个更高维的量测,对应系统观测方程为

其中:

对式(1)、(4)构成的系统用Kalman滤波方法就可以得到目标状态的最优估计。令Ωi为传感器i观测空间,Ω为系统观测空间[6],有

显然跟踪系统中传感器数量较多时Ω的维数很大,且随着传感器数量而变化。这使得跟踪系统滤波计算量很大,并且受传感器数量的影响,限制了系统所能采用的传感器个数,制约了系统的规模。

2.2 不等维数观测向量的量测融合方法

不等维数观测向量的量测融合方法通过定义Ωi到Ω上的扩展变换T[6],将Zi∈Ωi映射到ZiΩ∈Ω:

定义Ωi在Ω的正交补空间Ωi⊥中的各分量全为1的向量ei⊥,映射到Ω上的eiΩ⊥为

其中:T⊥是Ωi⊥到Ω上的扩展变换,构造方法同前。误差协方差矩阵Ri映射到Ω上为

其中:参数a∈R-{0}。对n传感器的观测向量Zi,i=1,···,n,映射到Ω上得到维数相等的ZiΩ,当各量测不相关时,观测的最优估计及其误差协方差为

式(9)、(10)中存在非0未定参数a,即Zi在Ω上扩展的分量的方差。考虑到方差大的分量在融合结果中所占的比例小,方差越大,所占比例越小,对式(9)、(10)取极限,当a→∞时,就得到Ω上量测的最优估计结果及误差协方差:

对式(11)得到的观测的最优估计用Kalman滤波方法就可以得到目标状态的最优估计。在n传感器时,系统观测空间Ω的维数

显然此时的Ω维数远小于式(5)中的维数,Ω上的滤波估计计算量就可以大大降低。

3 等效传感器融合跟踪方法

不等维数观测向量的量测融合方法实质上是在系统观测空间Ω上构造一个与原有观测向量等效的观测向量,即对原局部传感器的观测能力进行扩展,构造一个与其等效的、能对目标所有属性进行观测的虚拟传感器。这样就使得各局部传感器的等效观测向量具有相等的维数,克服了数据压缩滤波方法的缺陷,又可避免并行滤波,降低了计算量。该方法在扩展传感器观测能力时令扩展的分量值为0,而误差方差a为无穷大,因而这种扩展仅仅是形式上的,物理意义并不明确,构造扩展分量的过程也比较复杂,而且还需要极限运算。

为了避免上述问题,可以将扩展分量视为等效传感器观测中的野值,采用状态反馈法来构造等效传感器的扩展分量。目标跟踪系统中当目标较弱或存在干扰时,观测数据中往往含有大量野值,造成系统跟踪精度降低,甚至丢失目标。假定k时刻传感器i的观测Zi(k)为野值,处理方法通常是将Zi(k)剔除,而用目标状态估计进行重构,以观测的一步预测代替来参与滤波过程以消除野值的影响:

实际上,扩展传感器的观测能力时假定各局部传感器能观测目标的全部属性,则在Ω上等效传感器iΩ的观测ZiΩ可分解为Ωi上真实观测Zi与Ωi⊥上扩展观测Zi⊥两部分。由于Zi⊥实际上是不可观测的,因此可视为野值,从而可利用融合中心的目标状态估计进行重构,同样以观测的一步预测代替。此时的Zi⊥便不仅仅具有形式上的意义,而且有了实质上的物理含义,即由于不能观测或者无效而被当作野值的量测用融合中心的状态估计反馈回传感器端重构以后的近似值。为Zi扩展Zi⊥便实现了将维数不同的各异类传感器的量测Zi映射成系统观测空间Ω中维数相同的等效传感器量测ZiΩ,该方法相当于观测向量ZiΩ中存在部分分量Zi⊥为野值情况下的野值处理,其原理及工作流程如图1所示。

由于iΩ的观测向量ZiΩ由Ωi上真实观测Zi与Ωi⊥上扩展观测Zi⊥两部分组成,因此k时刻的ZiΩ(k)可如下构造:

其中T为如前定义的扩展变换,将Zi扩展到Ω上且扩展分量均为0;F为Ω上的线性变换,将ˆZ(k,k-1)往Ωi⊥上投影得到Zi⊥,F的构造为:定义Im×m,对其每一列,如果对应于Zi的分量,则该列元素全部置为0。ZiΩ的误差协方差矩阵为

其中:P(k,k-1)为融合中心目标状态向量的一步预测误差方差阵。F的物理意义是对融合中心状态反馈重构的观测ˆZ(k,k-)1,将不需要重构的分量及其对应的误差协方差置为0,剩下的就是需要重构的扩展分量。

将式(14)~(15)代入式(9)~(10)可计算出观测的最优融合估计,用Kalman滤波方法就可以得到目标状态的最优估计。显然,这一算法不需要极限计算,因而比较方便,而且物理意义明确。

4 实验分析

为了验证文中方法的有效性,对某机动目标进行了跟踪实验。融合跟踪系统由不同探测能力的光电探测器1、2与雷达组成,设观测噪声为Gauss噪声,光电探测器1的噪声为σ=0.000 5°,光电探测器2的噪声为σ=0.001°,雷达对角度的观测噪声为σ=0.1°,对距离的观测噪声为σ=1 km。采样周期1 s,目标的运动模型采用CA模型[7],模型误差为Q=diag(0.005,0.000 02,0.000 02)。根据测量数据,在相同的软、硬件环境下分别采用并行滤波方法、不等维数观测向量的量测融合方法及文中方法进行50次步长为3 000的仿真计算,比较3种方法的跟踪误差以及融合/滤波计算的平均时间。

仿真结果如图2,左图中实线为并行滤波与不等维数观测向量的量测融合方法跟踪误差之差,而点划线为并行滤波与文中方法跟踪误差之差,均为10-7数量级,可认为这3种方法具有相同的跟踪精度。右图中点划线为并行滤波方法计算时间,约为0.14 ms,实线与星号分别为不等维数观测向量的量测融合方法与文中方法的计算时间,两者基本在一个数量级,约为0.12 ms,均小于并行滤波方法。此时并行滤波方法观测空间为7维,而后两种方法为3维。

将跟踪系统中每种传感器数量增加一倍重复上述实验,结果如图3。左图结果同样表明3种方法具有相同的跟踪精度,右图中不等维数观测向量的量测融合方法与文中方法的计算时间基本保持不变,仍然约为0.12 ms,而并行滤波方法计算时间则随着系统中传感器数量的增加迅速上升到0.22 ms。此时并行滤波方法观测空间为14维,而后两种方法仍为3维。因此,文中方法与现有并行滤波融合跟踪方法具有相同的精度,但计算量小得多且基本不受系统中传感器数量的影响。

5 结论

在异类传感器构成的跟踪系统中,通过融合中心的目标状态反馈来构造等效传感器,从而用数据压缩滤波实现融合跟踪的方法能够克服现有集中式融合跟踪方法的局限,提高跟踪系统计算性能,并且传感器数量愈多,文中方法的性能愈显著。由于融合算法的计算量往往是异类传感器集中式融合系统的性能瓶颈,因此文中方法可以在一定程度上改善这种情况,提高大规模异类传感器跟踪系统的整体性能。

参考文献

[1]张安民,李琦,韩崇昭.一种任意相关噪声异类传感器测量融合算法[J].仪器仪表学报,2006,27(5):489-491,496.ZHANG An-min,LI Qi,HAN Chong-zhao.A measurement fusion algorithm with dissimilar sensors in case of arbitrary correlated noises[J].Chinese Journal of Scientific Instrument,2006,27(5):489-491,496.

[2]何友,熊伟.带反馈分布式不同维传感器状态估计技术[J].宇航学报,2003,24(6):574-578.HE You,XIONG Wei.State estimation techniques for radars with different observation dimension in one distributed data fusion system with feedback inform ation[J].Journal of Astronautics,2003,24(6):574-578.

[3]Sahar R K.Track-to-track fusion with dissimilar sensors[J].IEEE Trans on AES,1996,32(3):l02l-1029.

[4]GAN Qiang,Harris C J.Comparison of two measurement fusion methods for kalman-filter-based multisensor data fusion[J].IEEE Trans on AES,2001,37(1):273-280.

[5]杨春玲,刘国岁,余英林.非线性系统中多传感器目标跟踪融合算法研究[J].航空学报,2000,21(6):512-515.YANG Chun-ling,LIU Guo-sui,YU Ying-lin.Research on Fusion Algorithm for Multi-sensor Target Tracking in Nonlinear Systems[J].Acta Aeronautica ET Astronautica Sinica,2000,21(6):512-515.

[6]岑明,傅承毓.不等维数观测向量的复合量测融合[J].四川大学学报:工程科学版,2006,38(4):145-149.CEN Ming,FU Cheng-yu.Combined measurement fusion of unequal dimensional measurement vectors[J].Journal of SiChuan University:Engineering Science Edition,2006,38(4):145-149.

3.柔性传感器 篇三

这就是我们两个目标，我们会用到高速电脑和超薄的硅性原材料。如果要让器件非常柔软，原材料的厚度要最多只能有300纳米，有了这样的超薄产品，就可以让我们生产这种柔性的电路板。

对于一些潜在的应用来说，我们需要的不光是柔性材料，我们还需要有折叠性或是延展性、拉伸性的材料。比如我们跟诺基亚做了一个项目，我们看到手机可以很小，但可以拉伸开变成小型电影播放屏幕。怎样实现呢？我们在元器件上添加一些皱纹样的表面，不拉伸的时候可以很容易地进行折叠，有压力的时候就可以拉伸，这些元器件的大小都可以变化。

今天由于时间有限，我主要讲讲植入身体的一些应用。首先我们来看心脏病，这是给人们带来很大威胁的疾病，我们用硅做成非常柔软的器件，非常薄，延展性也很好，不会影响心脏的跳动，也不会因为心脏的跳动影响成像的效果。把器件植入以后可以实时看到高清晰的成像效果。可以监测心脏的功能，通过颜色的变化找到病灶，然后进行处理。

第二个是在大脑的应用，脑科医生做手术时很难在大脑中进行高清晰度的监测，因为我们知道人脑中神经非常多，而且大脑神经之间的距离非常小，所以我们通过器件植入帮助脑科医生实现很好的视觉效果，密切监测大脑。我们将信号区分成6种不同的区域。当区域色彩的形状有变化，或是跟标准大脑成像不一样的话，医生就能判断病人大脑的神经异常状况。所以这是帮助医生在手术室里进行诊断和识别病灶的工具。如果我们在手术过程中植入了设备，手术后还需要开颅取出来，会给病人带来很大的负担。我们也希望能将探测设备像手术线那样被人体自己吸收，在器件植入到脑部或是身体的其他部位以后，可以经过身体的代谢吸收消化。

我们再看一下表皮的医疗系统，在很长一段时间里，对病人的表皮进行监测是很繁复的事情，可能要经过长达半年的上表皮的监测。如果没有这样的植入器件，医生的操作就变成了很繁复的过程。我们把器件植入到病人的上表皮当中，通过植入器件的监测，将数据传输到我们的数据库和系统中。这个植入器件的质量必须非常轻，还要具有延展性，对病人的活动不产生影响。这样，就可以通过监测数据得知病人的状态。在器件植入以后，我们也能看到心电图（ECG）和肌电图（EMG）的记录。从颈部或是腿部可以进行EMG的数据监测。另外，我们还可以监测颈部的肌肉运动，因为有的病人经过了手术以后，需要对他的颈部肌肉变化进行监测，看看手术是否影响了他的语言或其他方面的能力，通过肌肉监测可以观察手术是否影响了病人相关能力。

4.生物传感器 篇四

待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别，发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。

二、生物传感器的种类

(1)按照其感受器中所采用的生命物质分类，可分为：微生物传感器、免疫传感器、组织传感器、细胞传感器、酶传感器、DNA传感器等。

(2)按照传感器器件检测的原理分类，可分为：热敏生物传感器、场效应管生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、声波道生物传感器、酶电极生物传感器、介体生物传感器等。

(3)按照生物敏感物质相互作用的类型分类，可分为亲和型和代谢型两种。

三、生物传感器的特点

(1)采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，克服了过去酶法分析试剂费用高和化学分析繁琐复杂的缺点。

(2)专一性强，只对特定的底物起反应，而且不受颜色、浊度的影响。

(3)分析速度快，可以在一分钟得到结果。

(4)准确度高，一般相对误差可以达到1%

(5)操作系统比较简单，容易实现自动分析

(6)成本低，在连续使用时，每例测定仅需要几分钱人民币。

(7)有的生物传感器能够可靠地指示微生物培养系统内的供氧状况和副产物的产生。

四、现今生物传感器介绍

(1)SPR生物传感器。药物分析用生物传感器其典型代表产品是SPR生物传感器，这是一种表面膜共振分析，是实时测定生物分子结合的技术,在九十年代初由发玛西亚公司引入，以抗原抗体结合分析为例,将抗原(或抗体)通过表面化学方法固定在芯片的金箔表面,然后让抗体(或抗原)流过抗原抗体的结合将改变膜表面液体性状,从而影响金箔共振性质,这一改变可被实时检测并记录下来(这被称之结合相)。如改让缓冲液流过，结合的抗体(或抗原)将解离并被带走,这同样改变膜表面液体性状,检测并记录下来的金箔共振性质改变就是解离相。它主要用于部份新药研发中药物作用的分子活性基团的识别。

(2)固定化酶生物传感分析仪。固定化酶生物传感分析仪是最早出现且精度最高的生物传感器。固定化酶生物传感器最重要服务对象包括：临床、食品分析、发酵工业控制、环境监测、防卫安全检测等领域。例如在发酵工业的氨基酸工业(味精、天冬氨酸、丙氨酸、赖氨酸等)、抗生素工业(葡萄糖等的在线监测和控制系统)、酒类工业(酒精生物传感器1min可得到结果)、酶制剂工业(糖化酶快速分析)、淀粉糖工业(葡萄糖、淀粉、糖化酶的分析)、生物细胞培养(葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺分析)、石化工业中微生物脱硫细胞培养监控、维生素C的生产、发酵甘油的生产等，生物传感器检测技术是生物加工类企业改造的重要途径之一，在线生物传感器分析是建立生产模拟系统和实时检测的新工具。

(3)血糖―乳酸生物传感自动分析仪。具有自动识别试管位置功能的样品盘、自动定量吸入样品的取样系统和相应的生物传感敏感膜。组装成整机，能实现微量取样、快速响应、高精度，操作完全自动化的有竞争力的新生物传感器。

(4)高精度血糖分析仪。高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪。其分精度可以达到0.5~2%，比家用保健类生物传感器几乎高一个数量级，比目前医用生化分析仪的精度也高2~3个百分点。这在血糖分析领域是非常重要的，它们可以用作血糖分析的标准方法。尤其是在市场销售的手掌型血糖分析仪出现质量事故时，需要另一种有说服力的分析方法证明其分析结果时，固定化酶葡萄糖生物传感分析仪可以作为一种理想的仲裁工具。它们既可作为医用类型的分析仪，还可用作生物技术产业的过程监控、食品分析、和科研工具。多种酶传感器研究开发比较成熟，已形成商品。

五、家用医疗保健类生物传感器

手掌型血糖分析器：糖尿病人可以自测的手掌型血糖分析器已经达到大规模应用的程度。在上世纪70年代血糖自我监测仪器就已问市，使血糖的检验由医院延伸到家中。上个世纪80年代，新一代血糖及操作技术简单化，使得自我监测血糖的准确度提高了。这是研究者最初沿着干化学试剂条测定尿糖浓度的思路，采用酶法葡萄糖分析技术，并结合丝网印刷和微电子技术制作的电极，以及智能化仪器的读出装置，三者完美地组合成微型化的血糖分析仪。

5.高铁传感器总结 篇五

一、高铁的定义

对于“高速铁路”一词，现时世界上并没有统一的定义，所以不同的组织或国家均对“高速铁路”有各异的标准。但近年各地的标准均趋于接近，现时世界上最为受广泛接受的“高速铁路”定义为：最高（日常/商业）的营运速度达到200公里/小时的铁路。

二、世界高速铁路发展概况

1、高速铁路的兴起

1964年，日本新干线开通运营，开启了世界铁路发展的新时代。1981年，法国高速铁路后来居上，将高速铁路的发展推上一个新台阶，同时带动了欧洲高速铁路的发展，意大利、德国、西班牙等国先后投入建设高速铁路的行列。

2、中国高速铁路

2008年中国大陆拥有了第一条时速350公里的高速铁路-京津城际铁路。2009年中国拥有了世界上一次建成里程最长、运营速度最高的高速铁路-武广客运专线。

3、高速铁路的发展

法国在发展高速列车方面一直居世界领先地位，曾在1990年创造了每小时515.3公里的世界最高时速纪录。

2007年4月3日，在刚刚竣工的巴黎－斯特拉斯堡东线铁路进行了ＴＧＶ试验，列车时速达到574.8公里。

4、日本高速铁路

面对法、德等发达国家的激烈竞争，日本声言:21世纪是新干线时代。日本要使新干线总长从目前的2000公里增加到7000公里，届时在日本全国将形成以东京为中心的全国一日交通圈(即当日到达东京以外的任一大城市)。

日本高速铁路技术特点：

（1）线路中桥、隧比重不断增加，线路标准不断提高（2）建立试验段，通过试验研究解决技术关键

（3）高速列车采用动力分散型，不断降低轴重，全面提高列车性能（4）列车运行密度高、定员多、旅客输送量大（5）安全性能好、无旅客死亡事故

（6）增加服务设施、提高服务质量、方便旅客换乘

5、法国高速铁路

驰名世界的高速铁路是法国技术的骄傲，但在经济上却

使国家背上了沉重的包袱，目前法国高速铁路只有1282公里，法国计划在21世纪的头10年内，把东南线延伸至马赛，还要修建通向意大利和西班牙的南部欧洲线以及巴黎至德国斯特拉斯堡的东部欧洲线。

高速铁路是个典型的法国传奇—技术上的成功与财政方面的灾难密不可分。法国高速铁路技术特点：

（1）动车组采用动力集中方式及铰接式车厢（2）多电流制供电与简单链型悬挂接触网，能使用一般线路的1500V 3000V直流供电，也能使用高速线25KV交流供电。

（3）采用符合ETCS标准的TVM列车控制系统（4）注重系统的安全性与可靠性。（5）高标准、高质量的线路。

6、德国高速铁路 德国的高速铁路技术储备不亚于法国，1988年他们电力牵引的行车试验速度突破每小时400公里大关，达到406.9公里。但是德国的实用性高速铁路直到20世纪90年代初才开始修建。目前已建成总长约2620公里的高速运输走廊。

德国高速铁路技术特点：

（1）客货混跑对高速铁路线路的要求更高（2）三相交流传动技术

（3）计算机控制的机车牵引与列车制动技术（4）轻型车体构造（5）列车自诊断技术（6）统一调度指挥（7）无渣轨道技术

三、中国高铁的关键技术及传感器应用

1、转向架

转向架是支承车体并沿着轨道走行的装置。转向架是车辆最重要的组成部件之一，它的结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。

转向架中的传感器 速度传感器

(1)光电式车速传感器--由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。发光二极管透过转盘上的孔照到光电二极管上实现光的传递与接收。

(2)磁电式车速传感器--模拟交流信号发生器，产生交变电流信号，通常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信号的振幅与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁组轮的转速大小。

(3)霍尔式车速传感器--它们主要应用在曲轴转角和凸轮轴位置上，用于开关点火和燃油喷射电路触发，它还应用在其它需要控制转动部件的位置和速度控制电脑电路中。由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成，一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器，而没有窗口的部分则中断磁场。

红外轴温探测传感器

列车在运行中，车轴与轴承相互摩擦产生热能。当车轴与轴承间出现故障时，摩擦力增大，产生的热能就随之增加,轴箱的温度也随之升高。因此,测定轴箱的温度变化，可以确定轴箱的工作状态是否正常。铁路行车早期，采用手摸轴箱的办法来判断温度的变化情况，并以手的感觉来确定车辆与轴承间的工作状态。采用这种方法，检测人员劳动强度大，效率低，而且人的手感有差异，没有标准。

红外线轴温探测设备由探头、轴温信息处理装置、传输线路、信号报警装置等部分组成。探头由光敏器件和光电转换器件组成。

轨道清障器

CHR1动车组两个端部转向架上各装有一个轨道清障器，用来防止轨道有异物导致出现脱轨现象。

2、弓网系统

电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机受车或动车车顶上。受电弓与接触电网直接接触，为电力机车提供电力。（包括高压牵引电机电力以及车厢照明等低压电力）受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，菱形受电弓，也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰，近年来多采用单臂弓。弓网电弧

弓网电弧是指由于接触导线的不平顺、接触网的振动、受电弓弓头的振动、轨道的不平顺等多种因素的影响，受电弓与接触导线在相对高速滑动中分离而产生的气体放电现象。弓网电弧的危害有：侵蚀和磨损接触导线和受电弓滑板；产生过电压；产生高频噪声；使电力机车的供电质量下降等。

针对以上问题，人们提出许多应对方案，如最初的人工观察记录的方法，到后来的检测车，再到现在的视频监测等。而随着光开关，即光电传感器技术的快速发展，这一技术也被用到了弓网离线电弧的检测方面。由于受电弓离线时，受电弓上的电流为零，所以可通过检测此时受电弓的电流状态来测定离线。而这一检测可通过光电传感器来完成。

激光位移传感器

激光位移传感器对接触线（车顶）位置和高度的准确测量对接触网的监控和安装非常重要。恰当的无接触的接触线测量系统已经为韩国高速铁路公司（KHRC）和英国OLE联盟所采用。激光三角扫描仪在运行中在线测量接触线的高度和侧面位置，另外5个激光传感器安装于车箱上，用于测量车箱的倾斜度、侧面位移和轨道间距，所有的这些数据都可以图形显示，这套测量系统几乎可在任何环境下操作（下雨、高温或结霜天气）。

3、制动系统

闸瓦制动，又称踏面制动，是自有铁路以来使用最广泛的一种制动方式。它用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块（闸瓦）紧压滚动着的车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能，消散于大气，并产生制动力。其他制动方式除闸瓦制动外，铁路机车车辆还有一些其他制动方式。

（一）盘形制动盘形制动（摩擦式圆盘制动）是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘，一般为铸铁圆盘，用制动夹钳使合成材料制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，把列车动能转变成热能，消散于大气。与闸瓦制动相比，盘形制动有下列主要优点：（1）可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。（2）可按制动要求选择最佳“摩擦副”（采用闸瓦制动时，作为“摩擦副”一方的车轮的构造和材质不能根据制动的要求来选择），盘形制动的制动盘可以设计成带散热筋的，旋转时它具有半强迫通风的作用，以改善散热性能，为采用摩擦性能较好的合成材料闸片创造了有利的条件，适宜于高速列车。（3）制动平稳，几乎没有噪声。但是，盘形制动也有它不足之处：（1）车轮踏面没有闸瓦的磨刮，轮轨粘着将恶化，所以，还要考虑加装踏面清扫器（或称清扫闸瓦），或采用以盘形为主、盘形加闸瓦的混合制动方式，否则，即使有防滑器，制动距离也比闸瓦制动要长。（2）制动盘使簧下重量及其引起的冲击振动增大，运行中还要消耗牵引功率。盘形制动的制动力

（二）磁轨制动磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）是在转向架的两个侧架下面，在同侧的两个车轮之间，各安置一个制动用的电磁铁（或称电磁靴），制动时将它放下并利用电磁吸力紧压钢轨，通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动力，并把列车动能变为热能，消散于大气。参看图4—1－5。磁轨制动的制动力式中K——每个电磁铁的电磁吸力；φ一一电磁铁与钢轨间的滑动摩擦系数。与闸瓦和盘形制动相比，磁轨制动的优点是，它的制动力不是通过轮轨粘着产生的，自然也不受该粘着的限制。高速列车加上它，就可以在粘着力以外再获得一份制动力，使制动距离不致于太长。磁轨制动的不足之处是，它是靠滑动摩擦来产生制动力的，电磁铁要磨耗，钢轨的磨耗也要增大，而且，滑动摩擦力无论如何也没有粘着力大。所以，磁轨制动只能作为紧急制动时的一种辅助的制动方式，用于粘着力不能满足紧急制动距离要求的高速列车上，在施行紧急制动时与闸瓦（或盘形）制动一起发挥作用。

（三）轨道涡流制动轨道涡流制动又称线性涡流制动或涡流式轨道电磁制动。它与上述磁轨制动（摩擦式轨道电磁制动）很相似，也是把电磁铁悬挂在转向架侧架下面同侧的两个车轮之间。不同的是，轨道涡流制动的电磁铁在制动时只放下到离轨面几毫米处而不与钢轨接触。它是利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流，产生电磁吸力作为制动力，并把列车动能变为热能消散于大气。轨道涡流制动既不通过轮轨粘着（不受其限制），也没有磨耗问题。但是，它消耗电能太多，约为磁轨制动的10倍，电磁铁发热也很厉害，所以，它也只是作为高速列车紧急制动时的一种辅助制动方式。

（四）旋转涡流制动旋转涡流制动（涡流式圆盘制动）是在牵引电动机轴上装金属盘，制动时金属盘在电磁铁形成的磁场中旋转，盘的表面被感应出涡流，产生电磁吸力，并发热消散于大气，从而产生制动作用。与盘形制动（摩擦式圆盘制动）相比，旋转涡流制动（涡流式圆盘制动）的圆盘虽然没有装在轮对上，但同样要通过轮轨粘着才能产生制动力，也要受粘着限制。而且，与轨道涡流制动相似，旋转涡流制动消耗的电能也太多。

（五）电阻制动电阻制动广泛用于电力机车、电动车组和电传动内燃机车。它是在制动时将原来驱动轮对的自励的牵引电动机改变为他励发电机，由轮对带动它发电，并将电流通往专门设置的电阻器，采用强迫通风，使电阻发生的热量消散于大气，从而产生制动作用。

（六）再生制动与电阻制动相似，再生制动也是将牵引电动机变为发电机。不同的是，它将电能反馈回电网，使本来由电能或位能变成的列车动能获得再生，而不是变成热能消散掉。显然，再生制动比电阻制动在经济上合算，但是技术上比较复杂，而且它只能用于由电网供电的电力机车和电动车组，反馈回电网的电能要马上由正在牵引运行的电力机车或电动车组接收和利用。上述各种制动方式中，除磁轨制动和轨道涡流制动外，都要通过轮轨粘着来产生制动力并受粘着限制，所以习惯上统称为“粘着制动”，并把不通过粘着者统称为“非粘（着）制动”。制动机种类按制动原动力和操纵控制方法的不同，机车车辆制动机可分类为：手制动机、空气制动机、真空制动机、电空制动机和电（磁）制动机。

动车组采用复合制动方式，即动车使用电制动＋空气制动、拖车使用空气制动的复合制动方式。M车、T车的基础制动装置都是采用进行空油变换的增压缸和油压盘式装置。4M4T的编组构成下，T车为全机械制动。再生制动与空气制动的切换，通过电－空协调。控制，由制动控制装置判断制动力，当再生制动力不足时由空气制动补充。

4、列车控制系统

列车运行控制系统是对列车速度进行自动控制的各种装置的统称, 主要由列车自动防护系统(A TP)和列车自动运行系统(A TO)组成。

列车定位系统的基本功能: 能够在任何时刻、任何地方按要求确定列车的位置, 包括列车行车安全的相关间隔、速度;对轨旁设备和车载设备等资源进行分配和故障诊断;在局部出现故障时, 能够在满足一定精度要求的前提下, 降级运行。

高速铁路已在发达国家取得了很大发展, 所采用的列车定位技术是多种多样的。如法国AS2TREE 系统采用多普勒雷达进行测速定位;北美ARES、PTC、PTS 系统采用GPS(全球定位系统)进行定位;欧洲ETCS、日本CARA T 系统采用查询/ 应答器和速度传感器进行定位;德国L ZB系统采用轨间电缆进行列车定位;美国AA TC 系统采用无线测距进行定位。

（1）轮轴速度传感器。目前采用的测速装置, 大多是光电式的。当车轮旋转一周, 产生脉冲的个数是固定的, 通过对脉冲的计数, 得到车轮的旋转周数, 通过已知的轮径, 即可得到运行距离, 再除以计数时间就可得到运行速度。但是当轮径由于磨损改变时, 会带来误差。此外在运行过程中, 车轮出现的滑行和空转也会带来误差。目前采用铺设用于位置校核的查询/ 应答器来修正运行距离, 可以将误差限制在要求的范围内。

（2）全球卫星定位系统(GPS)。GPS 由位于地球上空24 颗卫星和监视管理这群卫星的5 个地面站组成。这些卫星用原子钟作为标准时间, 24h 连续向地球播发精确的时间及位置信息。配有GPS接收机的用户, 可在地球上任何地方、任何时刻收到卫星播发的信息, 通过测量卫星信号发射和接收的时间间隔, 计算出用户至卫星的距离, 然后根据4 颗卫星的数据, 即可实时地确定用户所在地理位置。GPS 定位的优点是设备简单, 成本低, 易于维护, 但在某些受地形、建筑或树木遮蔽的地区, 由于可捕获卫星的数目少于4 颗, 将导致定位精度显著下降, 甚至无法应用。

（3）惯性导航系统。惯性导航系统是通过加速度计和陀螺等惯性传感器来测量角速度和加速度的数值, 进而通过积分获得速度和位置信息。它的优点是自主性强, 但由于其位置需要对加速度进行2次积分得到, 所以定位误差会随着时间的平方增长。光纤陀螺惯性系统能够准确获取高速列车实时运行中的状态参数, 特别是能够分辨列车过道岔的信息, 从而可以准确判断列车是在上行线还是在下行线行驶。

加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力是物体在加速过程中作用在物体上的力，可以是常量或变量。一般加速度传感器根据压电效应原理工作，加速度传感器利用其内部由于加速度造成的晶体变形产生电压，只要计算出产生的电压和所施加的加速度之间的关系，就可将加速度转化成电压输出。还有很多其他方法制作加速度传感器，如电容效应、热气泡效应、光效应，但其最基本的原理都是由于加速度使某种介质产生变形，通过测量变形量并用相关电路转化成电压输出。

（4）查询/ 应答器。查询/ 应答器是铺设在轨道中央, 能够给列车提供位置、路况等信息的装置,分为有源和无源2 种。它可以用作连续式列车速度自动控制系统的列车精确定位设备, 也可以用作点式列车速度自动控制系统的列车检测、定位辅助设备。显然采用这种方法, 想要准确定位就必须在轨道上设置大量的应答器。

（5）多普勒雷达。多普勒雷达通过多普勒频移效应, 直接测量列车相对于雷达波反射面的速度,从而避免了车轮滑行、空转和由于磨损导致轮径改变而带来的误差。但是, 反射面的表面特性会对雷达的性能产生影响, 列车加速和制动导致的雷达波与反射面的夹角的改变也会影响定位的精度, 此外列车的振动也会带来误差。

(6)交叉感应回线定位

在整个轨道线路沿线铺设电缆环线，电缆环线位于轨道中间，每隔一定的距离交叉一次。列车经过每个电缆交叉点时通过车载设备检测环线内信号的相位变化（相位变化原理见图6。并对相位变化的次数进行计数，从而确定列车运行的距离，达到对列车定位的目的。

（7）无线扩频定位。在地面设置测距基站和中心控制站, 在列车二端安装无线扩频通信发射机发射机向地面测距基站发射定位信息, 测距基站收到定位信息后计算出伪距, 送至中心控制站进行信息处理, 其结果显示在电子地图上, 并以无线方式传递到机车上。采用这种方式定位比较精确, 但价格较高。

（8）其他定位方法。在电力牵引区段, 为了测试并确定接触网故障点的位置, 发展了一种车载的应用光电技术记录线路沿途电杆数的定位方法,但这种方法在非电力牵引的环境中无法应用。

5、其他传感器的应用

（1）内端墙拉门为电动式自动门，由天花板内置的光线开关的探测信号，来控制内端墙拉门的自动开闭。

（2）洗脸盆的光电传感器感应到使用者伸出的手，会分别自动进行喷出乳液、出水、吹出暖风的动作。

（3）高铁中的烟雾传感器 离子式烟雾传感器

该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。

光电式烟雾传感器

光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。

光电感烟探测器可分为减光式和散射光式，分述如下：

减光式光电烟雾探测器

该探测器的检测室内装有发光器件及受光器件。在正常情况下，受光器件接收到发光器件发出的一定光量；而在有烟雾时，发光器件的发射光到受到烟雾的遮挡，使受光器件接收的光量减少，光电流降低，探测器发出报警信号。

散射光式光电烟雾探测器

该探测器的检测室内也装有发光器件和受光器件。在正常情况下，受光器件是接收不到发光器件发出的光的，因而不产生光电流。在发生火灾时，当烟雾进入检测室时，由于烟粒子的作用，使发光器件发射的光产生漫射，这种漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了烟雾信号转变为电信号的功能，探测器收到信号然后判断是否需要发出报警信号。

（4）CRH1动车组真空集便器（液面传感器、压力传感器）CRH1、CRH5动车组采用真空集便器。CRH1集便器工作原理：

①按下厕所的冲水按钮（当有来自TCMS控制信号，厕所可用状态下），冲水灯亮。真空发生器开始工作，开始在集污管内形成真空；

②Y1电磁阀得电导通，水增压器开始工作，使冲水喷嘴对便池进行冲水，此时集污管内很很快达到-35KPa的真空度；

③Y5电磁阀得电，使滑动阀门在水阀和水增压器关闭前瞬间打开，便池内的污物被抽到集污箱内；

6.传感器选择总结 篇六

1.自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了：

【

】

A、提高灵敏度

B、将输出的交流信号转换成直流信号

C、检波后的电压能反映检波前信号的相位和幅度

D、减小体积

2． 当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的：

【

】

A、灵敏度增加

B、灵敏度减小

C、非线性误差增加

D、非线性误差不变

3.螺线管式自感传感器采用差动结构是为了：

【

】

A、加长线圈的长度从而增加线性范围

B、提高灵敏度，减小温漂

C、降低成本

D、增加线圈对衔铁的吸引力

4．NTC型半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率：

【

】

A、上升 B、迅速下降 C、保持不变 D、归零

5．某金属在一束黄光照射下，正好有光电子逸出，下述说法中正确的是： 【

】

A、增大光强，而不改变光的频率，光电子的最大初动能将不变

B、用一束更大强度的红光代替黄光，仍能发生光电效应

C、用强度相同的紫光代替黄光，光电流的强度将增大

D、用强度较弱的紫光代替黄光，有可能不会发生光电效应 6.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小：

【

】

A、两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片

B、两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C、两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

7.下面说法正确的是：

【

】

A、光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线的途径传播；

B、光纤的主要作用是引导光在光纤内沿弯曲的途径传播；

C、光纤的主要作用是引导光在光纤内沿螺旋线的途径传播；

D、光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。8.光纤的纤芯是用材料制成的。

【

】

A、高折射率的玻璃

B、高折射率的塑料

C、低折射率的玻璃

D、低折射率的塑料

9.光敏电阻受到光照射时,其阻值随光通量的增大而。

【

】

A、变大

B、不变

C

变为零

D、变小 10.光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和两个重要部件。

【

】

A、反射镜

B、透镜

C、光栅

D、光探测器

11.数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是：

【

】

A、数值孔径反映了光纤的集光能力

B、光纤的数值孔径与其几何尺寸有关

C、数值孔径越大，光纤与光源的耦合越容易

D、数值孔径越大，光信号的畸变也越大

12.差动变压器式传感器可测出微小位移，如想分辨出位移的方向，则应在电路中加电路。【

】

A、加法器

B、检波

C、相敏检波

D、鉴频 13.当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的：【

】

A、伏安特性

B、光照特性

C、光谱特性

D、频率特性

15.下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是

【

】

A、光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大

B、光敏二极管与光敏三极管的暗电流相差不大

C、工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管

D、光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性

16.下面四种气体中，不吸收红外光的是：

【

】

A、H20

B、CO2

C、HCL

D、N2 17.在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于

【

】

A、外光电效应

B、内光电效应C、光电发射D、热电效应 18.下面说法正确的是：

【

】

A、光纤弯曲半径不能无穷大

B、光纤弯曲半径不宜过大

C、光纤弯曲半径不宜过小

D、光纤弯曲半径可以为零

19.光纤的结构下面说法正确的是

【

】

A、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为包层、纤芯和涂覆层

B、光纤的典型结构是多层同轴圆柱体，自内向外为纤芯、包层和涂覆层

C、光纤的典型结构是两层同轴圆柱体，自内向外为纤芯和涂覆层

D、光纤的典型结构是两层同轴圆柱体，自内向外为包层和涂覆层 20.正常人的体温为37°C，则此时的华氏温度约为___，热力学温度约为___。

【

】 A、32F，100K

B、99F，236K

C、99F，310K

D、37F，310K 21.温度上升，光敏三极管、光敏二极管的暗电流:

【

】

A、上升

B、下降

C、不变

D、变化量很小

22.利用光电池驱动液晶计算器1.5-1.8v，需几片串联__能工作。

【

】

A、2

B、3

C、4

D、5 23．电容式传感器灵敏度最高的是:

【

】

A、极距变化型

B、面积变化型

C、介质变化型

D、一样高 24.人造卫星的光电池利用

【

】

A、光电效应

B、光化学效应

C、光热效应

D、感光效应

25.希望线性好、灵敏度高、量程为1mm左右、分辨力为1mm左右，应选择______自感传感器为宜。

【

】

A、变隙式

B、变面积式

C、螺线管式

D、变压器 26.当测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用______型的热电偶。

【

】 A、普通

B、铠装

C、薄膜

D、热电堆 27.欲探测埋藏在地下的金银财宝，应选择直径为________左右的电涡流探头。

【

】

A、0.1mm

B、5mm

C、50mm

D、500mm

28.变间距式电容传感器适用于测量微小位移是因为：

【

】

A、电容量微弱、灵敏度太低

B、传感器灵敏度与间距平方成反比，间距变化大则非线性误差大

C、需要做非接触测量

D、执行要求的操作 29.红外光导摄像管中，红外图像所产生的温度分布可以在靶面上感应出相应电压分布图像的物理基础是：

【

】

A、压电效应

B、电磁感应

C、光电效应

D、热电效应 30.光电式传感器属于

传感器。

【

】

A、接触式

B、非接触式

C、手拿式D、自动式 31.下面说法正确的是：

【

】

A、光纤是普通玻璃拉制成细长圆柱形的线

B、光纤是传光的纤维波导或光导纤维的简称

C、光纤是透明塑料拉制成细长圆柱形的线

D、光纤是白色的细线

32．属于传感器动态特性指标的是（d）

A．重复性

B．线性度

C．灵敏度

D．固有频率

34.（）传感器可用于医疗上-50℃～150℃之间的温度测量。

A.金属辐射式

B.热电偶

C.半导体三极管

D.比色计

35.将电阻应变片贴在（）上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。

A.质量块

B.导体

C.弹性元件

D.机器组件

37.传感器的分辨力越高，表示传感器（）

A 迟滞越小 B重复性越好 C 线性度越好 D 能感知的输入变化量越小

（D）38.测量范围小的电容式位移传感器的类型为（）

A容栅型

B 变介质型

C变极距型

D变极板面积型

39.当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（）A压阻效应 B压电效应 C应变效应 D霍尔效应 41.热电偶温度传感器的T0端称为参考端，又称（）A冷端

B热端

C工作端

D高温端 42.涡流式压力传感器属于*（）

A电阻传感器

B电容传感器

C电感传感器

D压电传感器 43.对传感器实施动态标定，可以确定其（）A重复性

B线性度

C迟滞误差

D相频特性 44.在相同工作条件下，传感器对同一被测量进行多次连续测量所得结果的不一致程度较差，说明传感器的（）

A灵敏度较差

B稳定性较差

C重复性较差

D测量误差较小 45.传感器的主要功能（）

A传递信息

B感受被测量并传递信息

C分析，处理信号

D执行要求的操作 46.非线性度是表示校准曲线（）的程度

A接近真值

B偏离拟合直线

C正反行程不重合 D重复性 47.半导体应变片具有（）的特点

A灵敏度高

B温度稳定性好

C可靠性高

D接口电路复杂

50.传感器输出量的变化量与引起此变化的输入量的变化量之比，称为（）A阈值

B分辨力

C灵敏度

D满量程输出

51.按输出信号的性质分类，应变式位移传感器是一种

A模拟型传感器

B计数型传感器

C代码型传感器

D开关型传感器 52.电容式液位计属于

A容栅型电容传感器

B改变介质型电容传感器

C改变极板间距型电容传感器

D改变面积型传感器 53.下列传感器，不适合静态位移测量的是 A压阻传感器

B电感传感器

C涡流传感器

D压电传感器 54.以下四种传感器中，属于四端元件的是

A霍尔元件

B压电晶体

C应变片

D热敏电阻 55.属于传感器静态特性指标的是

A量程

B阻尼比

C临界频率

D固有频率

56.在下属传感器中，既适于测量大的线位移，又适于测量大的角位移 A电容传感器

B电感传感器

C光栅传感器

D电阻应变传感器 58.下表给出了一些金属材料的逸出功。

现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种（普朗克常数h=6.6*10-34J*s，光速c=3.0*108m/s）A 2种

B 3种

C 4种

7.传感器论文 篇七

面对如此众多令人眼花缭乱的潜在可能, 设计人员很难专注于一个具体的设计, 除非其对不同的设计方案以及各种方案的优缺点非常熟悉。

基于Microchip的m Touch®电容传感器以及相关的电子元件和软件可以构建一个Mo C触摸系统。而Mo C设计的不同之处在于用一个悬放在电容触摸传感器上方或中间, 以薄间隔层隔开的导电目标层取代用户的手指。当用户按压目标层时, 目标层就会产生不超出10μm轻微变形, 从而更加接近传感器, 而这一间距的改变使得传感器电容随之发生可检测的变化。电容触摸界面 (电子元件和软件) 将检测电容的变化, 并将这一按压操作报告给系统。

这意味着传感器与环境实现了电气上的隔离, 因而改善了噪声、接近和串扰问题。接地目标层为ESD (静电放电) 能量提供了一个非破坏性的路径。同时, 传感器与环境的隔离还消除了与水相联系的问题。由于传感器的驱动需要物理力, 因此适用于盲文应用程序和戴手套的用户。而金属面板的使用令最终产品拥有了更专业的外观和触感。

传感器系统的构建

构建一个Mo C传感器系统需要一个标准的电容传感器、一个在传感器上方开孔的间隔层以及一个导电的面板和目标层。图1所示为一个典型的传感器叠层结构。在这一结构中, 导电目标层充当了电容传感器的另一个极板, 并且具备所需的弹性弯曲能力, 使得该面板可以在作用力撤销之后恢复原状。

面板处于该叠层结构的顶面, 带有标记和按键图例。可导电的目标层充当传感电容器的另一个导电表面。二者一起向用户提供相关信息, 构成传感电容器的另一个接地层, 并实现了按键的机械弹性。

在选择面板和目标层材料时需要考虑多项要素, 包括按下按键需要多大的驱动力、面板外观、环境因素、按键是否需要背光以及面板和目标层是否需要背光等。通常, 最好将面板和目标层的设计结合在一起, 因为二者经常需要紧密合作才能正常运行。

最简单的实现方式是使用单一的金属层来同时充当面板和目标层。即可以将金属目标层上面的标记当作面板层, 也可以将粘合在目标层上的印刷薄膜当作面板层。这种单一的金属层为按键和传感电容器 (目标层) 另一个接地极板提供了需要的所有机械弹性。图1所示的便是一个典型的单层金属叠层结构示例。

驱动力大小由面板和目标层所使用金属的厚度、按键大小、金属弹性以及面板和目标层的任何背面蚀刻之间的关系决定。大多数情况下, 按键的大小和材料的厚度是主要的影响因素。

面板和目标层中金属的弹性是决定按键驱动力的重要因素。例如, 不锈钢是一种易弯曲的金属, 但其弹性却比不上航空级的铝材。而另一方面, 铝的屈服强度较低, 在承受高驱动力时更容易产生凹陷和压痕。因此, 选择材料时需要在保证低驱动力情况下有足够的弹性和在保证承受高驱动力时有较高的屈服强度, 以避免造成损坏二者之间的平衡。

在外观方面, 现代丝网印刷和涂层工艺可以将金属薄片打造出从花岗岩到木材等各种材质的逼真纹理效果。通过电镀将金属面板的表面全部或有选择性地镀上其它金属, 以制作相关的标记和打造特定的外观, 而阳极氧化铝甚至可以印上照片级效果的图像。

与环境相关的两大问题是耐磨性和耐化学性, 包括水在内。不锈钢可以耐受大多数常用的化学清洁剂 (包括水) , 并具有良好的耐磨性。另一方面, 普通钢材容易生锈和产生化学变色现象, 其耐磨性仅属于中等水平。而经过阳极氧化涂层处理的铝材则具有良好的耐磨性, 但是阳极氧化层属多孔结构, 需要使用聚合物涂层进行密封, 否则容易生锈。

许多设计人员都倾向于避免使用金属面板, 因为他们误以为金属面板不能实现背光功能。然而, 事实上这是可以实现的, 只是比聚合物面板成本稍微高一点。通常而言, 我们可以有选择性地实施金属穿孔, 并采用以聚合物回填密封来阻挡灰尘和湿气的方式实现背光。

带有金属盖片的塑料面板

使用塑料面板层并以采用丝网印刷或气相沉积工艺制成的金属盖片当作目标层是第二种简单的实现方法。这种方法与单一金属层的设计一样, 在塑料面板表面制作标记, 并由塑料面板提供按键所需的弹性。塑料层底部的金属盖片则充当传感电容器的另一个接地极板。如图2叠层结构所示。

在这种设计中, 驱动力由按键大小和任何背面蚀刻之间的关系决定, 但是取决于所使用塑料的厚度和弹性。按键越小、材料越厚, 需要的驱动力越大。然而, 尽管不锈钢和铝材的硬度相对较高, 塑料的弹性却远远优于金属。这样, 在保持相同驱动力的条件下, 就可以使用更厚的面板和目标层。同时, 它也更能耐受高弯曲角度, 相对而言, 也就不容易产生凹陷和永久变形。

与金属薄片一样, 现代丝网印刷和涂层工艺也可以令塑料薄片呈现出设计人员所需的任意一种类型的表面。而塑料基材的表面也可以完全或有选择性地通过使用金属涂层来打造光泽度高的外观和标记。

使用塑料的一个区别是在厚度更大的情况下会存在保持光学透明度的潜在问题。聚酯纤维材料可能会产生透明度问题, 但是在用于传感器设计的典型厚度范围内, 这通常不是一个问题。聚碳酸酯和聚乙烯均具有良好的光学透明度。某些粘合剂也拥有良好的光学透明度。设计人员应确保选择合适的塑料和粘合剂组合以避免形成浑浊或模糊的外观。

虽然在塑料面板设计中, 水不再是主要的问题, 但是耐磨性和耐化学性问题更加凸显。另一个与环境相关的潜在问题是材料随温度变化而导致的尺寸稳定性问题。如果面板材料的膨胀速率和与其粘合在一起的材料的膨胀速率存在显著差异, 粘合剂就会失去作用, 从而导致假的触发、易变的灵敏度以及传感器之间显著的串扰问题。

食品制备和医疗市场关注的一大环境问题即该材料的微生物污染耐受能力。聚酯纤维和聚碳酸酯材料备有抗微生物涂层选择, 因此是上述两大市场的首选材料。如果传感器还将直接暴露在阳光下, 那么防雾和耐UV黄变性也是必要的。

透明和半透明塑料是最容易实现背光的材料。塑料不仅能透光, 还可实现纵向的光传输, 因此, 使用侧光LED即可实现整个设计表面的背光。如果采用了金属表面电镀, 那么借助简单的蚀刻工艺即可实施针孔开口, 从而实现与所提及的针对坚固金属层的、成本更高的且背光选择类似的效果。

金属塑料共模设计

第三种选择是使用塑料和金属共同制成单层面板及目标层。通过对金属层进行蚀刻或冲压, 在开关四周留出一定的空间, 通过注塑成型工艺用塑料来填充这些空隙。同时使用金属与塑料的一大优势在于, 它将二者的长处结合在一起, 这样的设计即具备金属的耐磨性, 又拥有塑料透明和半透明特性, 而驱动力将比单使用塑料来得更硬, 比完全使用金属更软。事实上, 我们可以通过改变与弯曲每个按键相关的塑料与金属的比例来调整驱动力的大小。图3是一个共模制的面板及目标层示例。

在共模设计中, 驱动力也是由相同因素决定, 与单使用金属或塑料的设计一样。不同之处在于, 实际的力由两种材料特性的加权平均值来决定。这一设计的驱动力大小将介于纯塑料设计和纯金属设计两个数值之间。不幸的是, 驱动力的精确计算在很大程度上依赖于所用传感器的几何形状。我们可以将纯金属条件和纯塑料条件下的数值进行平均计算, 从而得到一个有用的近似值。首先, 我们计算出两个类似按键的驱动力, 一个按键由塑料制成, 另一个由金属制成。然后计算出按键四周分别用了多少塑料和金属, 并根据按键四周两种材料各自所占比例计算出两个驱动力值。取两个结果的平均值即可粗略估算出共模设计所需的驱动力, 通过改变所用金属和塑料的比例即可调整所需驱动力的大小, 另外也可以通过在软件中调整按键行程阈值来进行微调。

传感器外观是该实现方式广受青睐的原因所在。金属提供了良好的耐磨性, 而塑料打造出传感器的视觉轮廓并负责实现传感器的背光。使用如前所述的技巧即可通过现代丝网印刷和涂层工艺创造出设计人员所需的外观效果。

在复合材料设计中, 耐磨性和耐化学性的影响也更为复杂。不仅必须选择适合预期环境的金属和塑料, 还要考虑塑料相对于金属的兼容性及粘合力。举例来说, 如果金属的膨胀系数比塑料高, 那么在极端低温或极端高温环境下, 金属边缘就有可能脱离塑料导致灰尘和湿气潜入传感器装置。而如果塑料的膨胀系数更高, 那么在较高温度条件下, 塑料就可能会产生压力并引起金属变形, 进而导致虚假按压发生。

在背光方面, 塑料提供了一个途径得以让光通过金属, 既照亮了按键功能, 又令按键轮廓更为醒目方便用户识别。不幸的是, 在设计中塑料的使用通常是孤立的, 因此, 个别位置就可能需要单独照明。

结论

有了这些不同的传感器设计技巧, 设计人员在创建新颖的用户界面时就有了很大的灵活度。而将各种材料、配置和技巧进行不同的组合, 就可以打造出各式各样无论从美学角度还是人体工程学角度来看都真正独特的控制装置。然而, 这些技巧并未穷尽一切可能, 设计人员应突破传统思维模式, 多与第三方创意设计服务提供商交流以获取更多的设计构想。

摘要：本文介绍了传感器系统设计中的一些技巧, 并着重介绍了典型金属面板电容传感器叠层结构、塑料传感器叠层结构以及金属与塑料共模面板及目标层三种设计结构。

8.传感器大生意 篇八

传感器是什么？为什么在所有传统行业都陷入不景气之时，它能异军突起？

传感器是物联网三大层次结构之一感知层中的重要组成部分，是物联网实现的基础和前提。随着智慧城市建设、大数据的快速发展，以及物联网应用的日益广泛，传感器这一数据主要来源的最前端设备呈现出快速发展态势。

数据显示，全球物联网市场规模在2025年有望达到11万亿美元，传感器市场也将有数千亿美元规模。

年均增长率15%

传感器已应用到人类社会生活、生产的各个方面。如智慧医疗和健康监护、汽车和车联网、智能电网、智能制造、军事等。

以可穿戴设备为例，据全球居领先地位的关键信息、产品、解决方案和服务供应商IHS的数据显示，单个可穿戴设备所用传感器的平均数量将从2013年的1.4颗增长为2019年的4.1颗，总出货量将从6700万颗上升至4.66亿颗。

为满足物联网等应用的各种需求，传感器将出现大量技术创新，如基于新原理和新机制、使用新材料、引入微纳米加工工艺等，推动传感器在实现高性能、高可靠、微型、低功耗、低成本的同时，向面向应用、智能、开放架构、系统化等方向发展。面向应用由传感器自身属性所决定，传感器只有通过与应用需求的紧密结合，才能形成规模效益和提高盈利能力。

来自工信部电子科学技术情报研究所《中国传感器产业白皮书（2015）》的数据显示，全球传感器市场规模已从2010年的720亿美元迅速上升至2014年的1260亿美元，年均增长率达15%。未来5年将保持10%?20%的增长速度。

物联网等新兴产业的迅速兴起使得传感器的地位不断提升，成为世界各国抢占发展先机的一个重要领域。中国亦将传感器产业作为战略性新兴产业的重要发展方向。2012年2月工信部发布的《物联网“十二五”发展规划》，2013年2月国务院下发的《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》以及2013年9月由国家发改委会同多部委印发了《物联网发展专项行动计划（2013-2015）》等，都已把传感器的研发和产业化列为发展重点。

2013年2月，财政部、工信部、科技部、国家标准化管理委员会联合下发的《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》，则进一步明确和强调对传感器发展的支持。2015年3月，国务院总理李克强提出实施“中国制造2025”，要求以智能制造为主攻方向，传感器作为实现制造设备和工厂智能化的前提，其重要性和迫切性提升到前所未有的高度。

在政策扶持和市场应用的推动下，国内传感器市场规模迅速增长。从2010年的397亿元上升至2014年的865亿元，年均增长率达21.4%。未来几年，在可穿戴设备、物联网、汽车和医疗等领域的传感器的增速将高于全球平均水平，并有望在2020年超过3000亿元。

信息安全需要自主可控

中国传感器产业已形成从技术研发、设计、生产到应用的完整产业体系，部分细分领域已跻身世界领先水平。如，基于微机电系统（MEMS）的传感器，它是传感器市场的主打产品。

据科技市场研究机构IC-Insights的数据显示，2014年全球所售传感器的80%均是基于MEMS技术。中国的歌尔声学、瑞声科技和美新半导体无锡有限公司已进入全球MEMS传感器供应商前50强，前两者分别是全球第二和第四大MEMS麦克风供应商，出货量占2014年全球市场的25%;汇顶科技的隐藏式指纹识别传感器技术已引起全球关注。

但就总体水平而言，国内的传感器产品仍以中低端为主，技术相对落后。全球目前约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发，研发机构超过6000余家。其中，美国、日本和德国实力较强，产品门类繁多、覆盖面广、市场占有率总和超过60%，掌握市场主导权。中国市场上的中高端传感器进口占比达80%，数字化、智能化、微型化产品严重欠缺。

更重要的还是信息安全问题。在信息安全问题频发的背景下，传感器作为外界信息的重要来源和物联网信息互联的基础，也成为易受攻击的环节之一，不仅可能导致数据泄露和网络入侵等问题，更有可能将虚假数据传入网络冲击后续所有应用。实现传感器的自主可控和安全可靠成为保障中国信息安全不可缺失的重要一环。

因此，要获得传感器产业的发展，中国传感器企业首先应加强技术创新和成果产业化。应以MEMS传感器、智能传感器等中高端产品为发展重点，增强传感器系统集成水平，同时有效控制成本，以应对国外同类产品的竞争，并帮助下游应用厂商共担成本下行压力。

以应用为导向，采用从应用倒推的方式，强化针对特定应用传感器技术的开发，加强产业链间的合作，提供系统化整体产品解决方案，提升盈利水平和减少产业化风险。同时，国内传感器企业要结合自身优势，首先在个别细分领域实现突破，积累起经验和渠道后，再涉足更多传感器技术领域。

9.传感器与测试技术 篇九

一、判断题

1、传感器是与人感觉器官相对应的原件。B 错误

2、敏感元件，是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。A 正确

3、信息革命的两大重要支柱是信息的采集和处理。A 正确

4、传感元件把各种被测非电量转换为R,L,C的变化后，必须进一步转换为电流或电压的变化，才能进行处理，记录和显示。A 正确

5、弹性敏感元件在传感器技术中有极重要的地位。A 正确

6、敏感元件加工新技术有薄膜技术和真空镀膜技术。B 错误

2、传感器动态特性可用瞬态响应法和频率相应法分析。A 正确

4、传感器的输出--输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”。A 正确

5、选择传感器时，相对灵敏度必须大于零。B 错误

6、用一阶系统描述的传感器，其动态响应特征的优劣也主要取决于时间常数τ，τ越大越好。B 错误

7、一阶装置动态特性的主要参数是时间常数，一般希望它越大越好。B 错误

8、LTI系统的灵敏度是时间的线性函数。B 错误

9、一个复杂的高阶系统总是可以看成是由若干个零阶、一阶和二阶系统并联而成的。B 错误

10、无论何种传感器，若要提高灵敏度，必然会增加非线性误差。B 错误

11、幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。B 错误

12、传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。B 错误

13、非线性误差的大小是以一拟合直线作为基准直线计算出来的，基准直线不同，所得出的线性度就不一样。A 正确

14、外差检测的优点是对光强波动和低频噪声不敏感。A 正确

15、传感器在稳态信号作用下，输入和输出的对应关系称为静态特性；在动态的信号作用下，输入和输出的关系称为动态特性。A 正确

16、传感器动态特性的传递函数中，两个各有G1(s）和G2(s)传递函数的系统串联后，如果他们的阻抗匹配合适，相互之间仍会影响彼此的工作状态。B 错误

17、对比波长大得多的长度变化，物理扰动P随时间变化的速率与振荡频率f成正比。A 正确

18、灵敏度是描述传感器的输出量（一般为非电学量）对输入量（一般为电学量）敏感程度的特性参数B 错误

19、传递函数表示系统本身的传输、转换特性，与激励及系统的初始状态无关。A 正确 20、应变计的灵敏度k恒大金属线材的灵敏度系数ko。A 正确

21、对应变式传感器来说，敏感栅愈窄，基长愈长的应变计，其横向效应引起的误差越大。A 正确

22、零值法的优点是，测量精度主要取决于读数桥的精度，而不受电桥供电电压波动以及放大器放大系数波动等的影响，因此测量精度较高。但由于需要进行手调平衡，故一般用于静态测量。A 正确

23、传感器的灵敏度是指输出量与相应的被测量（输入量）之比。B 错误

24、金属材料灵敏度比半导体大50～100倍。B 错误

25、一个复杂的高阶系统可以看成是由若干个一阶和二阶系统串联而成的。B 错误

26、传感器的灵敏度定义为传感器输入量变化值与相对应的输出量变化值之比。B 错误

41、应变式传感器的温度误差主要是应变式温度传感器件的测量部分引起的。B 错误

43、固有频率属于传感器的动态特性指标。A 正确

1、应变计的非线性度一般要求在0.05％或1％以内。A 正确

2、电阻丝式应变传感计的横向效应可以用H=ky/kx=(n-1)ls/[2nl1+(n-1)ls]表示，可见ls（r）愈小，l1愈大，H愈小。即敏感栅愈窄，基长愈长的应变计，其横向效应引起的误差越小。A 正确

3、等臂电桥当电源电压及电阻相对变化一定时，电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。A 正确

4、应变计粘合剂不但要求粘接力强，而且要求粘合层的剪切弹性模量大，能真实地传递试件的应变。另外，粘合层应有高的绝缘电阻、良好的防潮性防油性能以及使用简便等特点。A 正确

5、热敏电阻的温度系数随温度减小而减小，所以低温时热敏电阻温度系数小，灵敏度高，故热敏电阻常用于低温（-100~300）测量。B 错误

6、因环境温度改变而引起的附加电阻变化或者造成的视应变，除与环境温度变化有关外，还与应变计本身的性能参数k、α。βs以及被测构件的线膨胀系数βg有关。A 正确

7、应变计的灵敏度K恒小于金属材料的灵敏度系数K0。A 正确

8、电阻应变仪的差值法一般用于动态测量，零值法一般用于静态测量。A 正确

9、应变计灵敏度k横小于金属线材的灵敏度系数k。A 正确

10、想要提高电桥的电压灵敏度Ku，必须提高电源电压，但不受应变计允许功耗的限制。B 错误

11、等臂电桥，电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值总是成正比关系。B 错误

12、电阻应变片是一种能将机械构件上的应变的变化转化为电阻变化的传感器。A 正确

13、等臂电桥，当电源电压及电阻相对变化一定时，电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。A 正确

14、应变计的测量范围很大。A 正确

15、半导体应变计具有较小的非线性，输出信号较强，故抗干扰能力较好。B 错误

16、绝缘电阻是指应变计的引线与被测试件之间的电阻值，一般以兆欧计。A 正确

17、自补偿应变计是一种特殊的应变计，当温度变化时产生的附加应变为零或抵消。A 正确

18、热敏电阻的温度随温度减小而增大，所以低温时热敏电阻温度系数大，灵敏度高，故热敏电阻常用于高温测量。B 错误

19、应变计的动态特性测量按正弦规律变化的应变波形时，应变计反应的波幅将高于真实应变波。B 错误

20、电阻应变效应包括横向效应。

B 错误

21、应变计按照半导体式可分为体型和薄膜型。B 错误

22、热敏电阻主要有正温度系数型、负温度系数型、临界温度系数型三种类型。A 正确

23、热敏电阻只有正温度系数型、负温度系数型两种。B 错误

24、根据敏感元件材料的不同，应变计可分为金属式和半导体式两大类。A 正确

25、热敏电阻的电阻温度系数大，电阻与温度的关系近似于线性或为平滑曲线。

A 正确

26、实验表明，应变计的灵敏度K恒小于金属线材的灵敏度系数ko。A 正确

27、敏感栅愈窄，基长愈长的应变计，其横向效应引起的误差越小。A 正确

28、电阻应变计的第一对称形式的直流电桥的电压灵敏度不但与供电电压U有关而且与电桥电阻有关B 错误

29、半导体温度传感器中热敏电阻都有色环，负温度系数型热敏电阻其标记为红色。B 错误

30、热敏电阻的温度系数随温度减小而增大，低温时热敏电阻温度系数大，灵敏度高，高温时温度系数小，灵敏度低。A 正确

31、热敏电阻的温度系数随温度的增大而增大，所以高温时热敏电阻的温度系数大，灵敏度高。B 错误

32、应变器的核心元件是电阻应变计。A 正确

33、扩散性半导体应变计是将N型咋杂质扩散到高阻的P型硅基片上,形成一层极薄的敏感层制成的。B 错误

41、压缩式压电加速度传感器属于压电加速度传感器的一种。A 正确

49、试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一，使得应变丝产生附加变形而造成的电阻变化导致应变式传感器的温度产生误差。A 正确

53、应变计的测量范围很小。B 错误

5、组合式压力传感器是用于测量大压力的。B 错误

1、APD在使用时，须在元件两端加上近于击穿的反偏压。A 正确

2、压电谐振式感器可以不利用压电晶体谐振器的共振频率随被测物理量变化进行测量的。B 错误

3、应变式测力传感器中应变计是传感器的基础，弹力体是传感器的核心。B 错误

4、感湿特征量随环境温度的变化越大,环境温度变化所引起的相对湿度的误差就越小。B 错误

5、半导体湿度传感器的响应时间分为吸湿响应时间和脱湿响应时间，大多数湿度传感器都是脱湿响应时间大于吸湿响应时间。A 正确

6、湿度传感器在升湿和降湿往返变化时的吸湿特性曲线不重合，所构成的曲线叫湿滞回线。A 正确

7、压缩式压电加速度传感器中为便于装配和增大电容量常用两片极化方向相同的晶片，电学上串联输出。B 错误

8、SAW气敏传感器中，吸附膜吸收了环境中的某种特定气体，使基片表面性质发生变化，导致SAW振荡器振荡频率发生变化，通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量。A 正确

9、感湿特征量变化越大，环境温度变化所引起的相对湿度的误差就越小。B 错误

10、压电传感器的系统功耗小，抗干扰能力强，稳定性好，是传感技术重点发展的方向之一。（A 正确）

11、磁电感应式感器是利用压电晶体谐振器的共振频率随被测物理量得变化而变化进行测量的。B 错误

12、某些晶体沿一定方向伸长或压缩时，在其表面会产生电荷（束缚电荷），这种效应称为压电效应。（A 正确）

13、热释电效应也是晶体的一种自然物理效应。A 正确

14、热电偶产生的热电动势是由两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势组成的。A 正确

15、一般压电材料都有一定的温度系数，温度变化引起的频偏往往超过压力变化引起的频偏，不必对温度变化引起的频偏进行补偿。B 错误

16、SAW压力传感器可用以监视心脏病人的心跳，用射频振荡器把信息发射出去实现遥测。A 正确

17、在环境湿度保持恒定的情况下，湿度传感器特征量的相对变化量与对应的温度变化量之比，称为特征量温度系数。A 正确

18、压电式传感器的测量线路中，电荷放大器的低频特性要比电压放大器好的多。A 正确

19、一般压电材料都有一定的温度系数，但不必对温度变化引起的。B 错误 20、晶体的压电效应是一种机电耦合效应。A 正确

21、压电谐振式传感器是利用压电晶体谐振器的共振频率随被测物理量变化而变化进行测量的。A 正确

28、石英晶体测量加速度基于压电效应。A 正确

1、光生伏特效应就是半导体材料吸收光能后,在PN结上产生电动势的效应。A 正确

2、半导体色敏传感器件利用了半导体特有的特性，构成彩色识别元件。A 正确

3、半导体色敏传感器可以用来直接测量从可见光到红外波段内各类辐射光的波长。B 错误

4、光电二极管的光谱特性与PN结的结深有关。A 正确

5、CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS电容器组成的阵列。A 正确

7、数值孔径是反映纤芯接收光量的多少,标志光纤接收性能的一个重要参数。A 正确

8、在阶跃型光纤中，数值孔径越大光信号越易畸变。A 正确

9、光纤传感器中的弯曲损耗是有害的，必须消除。B 错误

10、光纤纤芯折射率高于包层的折射率。A 正确

11、根据全内反射原理，设计光纤纤芯的折射率要小于包层的折射率。B 错误

12、在光纤纤维传中传播模式很多对信息传输是不利的，因为同一光信号采取很多模式传播，就会使这一光信号分为不同时间到达接收端的多个小信号，从而导致合成信号的畸变。A 正确

13、暗市场传感器与亮市场传感器的不同之处在于:它使用从包层进入纤芯的光产生输出信号。B 错误

14、光电效应能否产生，取决于光子的能量是否大于该物质表面的溢出功。A 正确

15、为了使电子从价带激发到导带，入射光子的能量E0应该大于禁带宽度Eg。A 正确

16、光谱灵敏度为光电器件对单色辐射通量的反应与入射的单色辐射通量之比。A 正确

17、外光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。B 错误

18、热释电效应是介质的固有电极化强度发生变化，使屏蔽电荷失去平衡，多余的屏蔽电荷被释放出来的现象。A 正确

19、入射光强改变物质导电率的物理现象,叫光电导效应，也称内光电导效应。A 正确 20、光电效应分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。A 正确

21、光敏电阻的工作原理是基于光电导效应。A 正确

22、内光电效应分为两类，光电导效应和光生伏特效应。B 错误

23、光在半导体材料传播是不会产生衰减。B 错误

24、在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。A 正确

25、基于光生伏特效应的光电器件有光电二极管、光电三极管和光电池。A 正确

26、本征半导体（纯半导体）的Eg小于掺杂质半导体。B 错误

27、光敏电阻具有灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小，重量轻机械强度高，耐冲击，抗过载能力强，耗散功率小等特点。B 错误

28、当光电池密封良好、电极引线可靠、应用合理时，光电池的性能是相当稳定的，寿命也很长。A 正确

29、采用硅和锗材料的雪崩光电二极管的响应波长范围分别为0.5~1.5μm和1~1.5μm。B 错误 30、光纤集光能力的大小与入射到光纤端面的光线是否都能进入光纤息息相关。A 正确

31、光敏二极管是利用光生伏特效应制成的。A 正确

32、光敏电阻的暗电阻大。A 正确

33、入射光强改变物质导电率的物理现象叫光生伏特效应。

B 错误

34、当温度升高时，光敏电阻的暗电阻和灵敏度都下降，因此光电流随温度升高而减小。A 正确

35、光电池作为测量元件使用时，应利用短路电流与照度有较好线性关系的特点，可当做光电检测使用。A 正确

36、光电管属于外光电传感器。A 正确

37、在阶跃折射率光纤的纤芯-包层界面折射率突然从n1减小到n2，而在整个包层中折射率保持恒定。A 正确

38、渐变折射率光纤的折射率从纤芯中央开始向外随径向距离增加而逐渐增大，而包层中折射率保持不变。B 错误

39、光电器件有一定的惰性，在一定幅度的正弦调制光照射下，当频率较高时，灵敏度与频率无关；若频率降低，灵敏度就会逐渐降低。B 错误

40、光纤耦合器是使光信号能量实现分路/合路的器件。A 正确

41、在阶跃型光纤中，数值孔径越大光纤性能越好。B 错误

43、湿度传感器感湿特征量之值与外加交流电压的关系称为电压特性。A 正确

44、外光电效应制成的光电器有真空光电管、半导体光敏电阻。B 错误

45、位移光纤传感器中的两个光栅，适当的减小其中一个光栅栅元宽度可使灵敏度提高，动态范围也将大大的提高。B 错误

46、半导体色敏传感器可以用来直接测量从可见光到红外波段内单色的波长。A 正确

47、光电池研制的最主要问题是提高光电池的光电转换效率。A 正确

48、硅光电池的光谱响应波长范围比锗光的光谱响应波长范围广。B 错误

49、光电器件的灵敏度、暗电流或光电流与温度的关系称为温度特性，通常由曲线表示或温度特性给出。A 正确

50、当光通量一定时，阳极电流与阳（阴）电压的关系，叫光电管的伏安特性曲线。B 错误

51、硒光电池比硅光电池更稳定。B 错误

52、有机粘合剂通常用于低温、常温和中温，无机粘合剂用于高温。A 正确

53、半导体色敏传感器可用来直接测量从可见光到红外波段内的单设辐射的波长。A 正确

54、光电倍增管具有灵敏度高，谱响应范围宽，体积小，重量轻，机械强度高，耗散功率大，以及寿命长的等特点。B 错误

55、按传播模式多少可以将光纤分为单模和多模。A 正确

56、光纤耦合器又称分歧机，在电信网路、有线电视网络、用户回路系统。A 正确

57、当电源电压及电阻相对变化一定时，等臂电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。A 正确

58、只有当入射光频率高于红限频率时，光电效应才能够产生。A 正确

59、光敏电阻的亮电阻和暗电阻之差越大，说明性能越好，灵敏度越高。A 正确 60、在阶跃型光纤中，数值孔径越大“V值”越大。A 正确 61、半导体色敏传感器可以用来直接测量从可见光到红外波段内单色的波长，它有两个深度相同的PN结构成。B 错误

62、光纤的纤芯强度取决于纤芯和包层的光学性能。B 错误

63、通常外光电效应有红限频率，而内光电效应无红限频率。B 错误 64、金膜能吸收汞生成汞齐,是良好的检测汞的涂层材料。A 正确

65、入射光强改变物质导电率的物理现象,叫光电导效应。为使电子从价带激发到导带,入射光子的能量E0应大于禁带宽度Eg,即光的波长应小于某一临界波长λ0。A 正确

66、若光电倍增管用来监控连续光源,电容可以省去。使用中往往将电源负极接地,正极直接接到放大器的输入端。若将稳定的光源加以调制,则需要电容器耦合。在脉冲应用时,最好把电源正极接地利于降低噪声，输出可通过电容和下一级放大器耦合。B 错误 77、光敏电阻的工作原理是基于光生伏特效应的。B 错误

1、弹性敏感元件的弹性储能高，具有较强的抗压强度，受温度影响大，具有良好的重复性和稳定性等。B 错误

2、法布利干涉仪一种极灵敏的位置和长度测量装置，它是能用于现代科学的最灵敏的位移测量装置之一。A 正确

1、最适合做开关型温度传感器的是负温度传感器。B 错误

1、最适合做开关型温度传感器的是负温度传感器。B 错误

44、传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的分辨力就越低。B 错误

二、单选题

3、一个复杂的高阶系统总是可以看成是由若干个零阶、一阶和二阶系统（B 串联）而成的。

34、下列哪一项是金属式应变计的主要缺点。A 非线性明显

14、传感器的输出量通常为（B 电量信号）。

27、不属于传感器静态特性指标的是（D 固有频率）。

28、应变式传感器的温度误差产生的主要原因：（D 试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一, 使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。）

29、构件作纯弯曲形变时，构件面上部的应变为拉应变，下部为压应变，且两者是什么关系？（C 绝对值相同符号相反）

30、下面的哪个温度补偿方法是不存在的（C 电阻补偿法）

31、传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（D 分辨力越高）

32、按照依据的基准线不同，下面那种线性度是最常用的（D 最小二乘法线性度）

33、输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小刀同一输入值时的输出值不相等是属于传感器静态特性的哪一种（D 迟滞性）。

34、符合对粘合剂的要求是：（A 机械滞后小）。

35、下列哪种温度补偿方法是常用和效果较好的补偿方法：（电桥补偿法）。

36、下面哪一个不是相位检测方法（B 内差检测）。

37、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（D 差动放大法）。

38、电阻应变片的线路温度补偿方法不包括(C 补偿线圈补偿法)。

39、属于传感器动态特性指标的是（D 固有频率）。40、电阻应变计的电阻相对变化ΔR/R与应变ΔL/L=ε之间在很大范围内是线性的则k=（A ΔR/R/ε）。

35、下列哪一项不是半导体应变计的主要优点（C 准确度高）。

36、下列哪一项是半导体式应变计的主要优点（B 灵敏度高）。

37、电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为（B 电压）的输出。

38、下面那一项不是半导体应变计的优点（C 横向效应小）。

39、以下属于应变计温度误差产生的原因是：（D 敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化）。40、下列哪一项不是金属式应变计的主要缺点（D 响应时间慢）。

42、应变式传感器的温度误差产生的主要原因：（D 应变丝产生附加变形而造成的电阻变化）。

43、不能用应变式传感器测量的是（A 温度）。

1、螺管型差动变压器的衔铁和铁芯用同种材料制成，通常选（A 电阻率大，导磁率高，饱和磁感应大的材料）。

2、组合式压力传感器用于测量（B 小压力）。

3、下列哪一项属于相位型传感器的缺点（C 结构较复杂，检测也需要复杂的手段）。

22、薄膜湿度传感器的响应时间为：（A 1～3s）。

23、下列对于压缩式电加速度传感器的描述正确的是：（D 按照压电式传感器的工作原理及其等效电路，传感器可看成电压发生器，也可看成电荷发生器）。

25、下列哪一项不是热释电材料的来源：（B 金属）。

26、下面哪项不是SAW传感器的优点：（A 分辨率低）。

27、压电式加速度传感器是（D 适于测量动态信号的）传感器。

31、下面哪个不是压电加速度传感器：（B 压电谐振式传感器）。

32、在强声场中测振，要选用灵敏度低的（A 压电式加速度）传感器。

33、石英晶体测量加速度基于哪个物理效应（B 压电效应）。

6、光生伏特效应就是半导体材料吸收光能后，在PN结上产生（B 电动势）的效应。

42、光纤纤芯折射率要（A 高于）包层的折射率。

67、下面的哪些传感器不属于内光电传感器（A 光电管）。68、对光纤传感器的特点叙述错误的是：（C 频带宽动态范围小）。

69、下列关于光电管哪一项是正确的（B 当光通量一定时，阳极电压与阳极电流的关系，叫光电管的伏安特性曲线）。

70、下面的哪些传感器属于外光电传感器（A 光电管）。71、下面的哪些传感器不属于内光电传感器（A 光电管）。72、下列哪个是APD的优点：（B 灵敏度高）。

73、下面哪个不是光敏电阻的优点（D 耗散功率小）。

74、采用硅材料的雪崩式光电二极管的响应波长范围(B 0.4-1.0μm)。75、下面哪个不是反射式光纤位移传感器的特点：（D 精度高）。76、半导体色敏传感器又称为（A 双结光电二极管）。78、反射式光纤位移传感器属于振幅型光纤传感器的一种，其测量位移与输出有如下关系（B 在一定范围内位移与输出信号成线性关系）。

79、下面哪个属于强度型光纤传感器（C 光纤测压传感器）。80、目前光纤传感器通常采用四种不同的干涉测量结构，以下哪一种不属于上述四种结构的是（D 伽利略）。

81、光电池种类很多，其中（D 硅光电池）的光电转换效率高，寿命长，价格便宜。82、数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（B 光纤的数值孔径与其几何尺寸有关）。

83、下面哪个不是光纤传感器具有的优点（B 频带宽动态范围小）。92、光敏电阻的工作原理基于（B 光电导效应）。

3、表明声波传感器可以通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量，其选择性的吸附膜的选择非常重要，常用三乙醇胺薄膜选择性测量(D SO2)。

2、下列选择性吸附膜所对应的敏感气体正确的是（D 酞箐膜（敏感NO2））。

3、下列哪一项是非电阻型半导体气敏器件（A Ag2O）。

4、下列哪一项金属是最良好的检测汞的涂层材料（D 铁）。

5、对于我们日常生活中，所谓湿度的定义说法正确的是（D 气体的绝对湿度与同一温度下饱和水汽压Ps的百分比）。

2、下列选择性吸附膜所对应的敏感气体正确的是（D 酞箐膜（敏感NO2））。

3、下列哪一项是非电阻型半导体气敏器件（A Ag2O）。

4、下列哪一项金属是最良好的检测汞的涂层材料（D 铁）。

5、对于我们日常生活中，所谓湿度的定义说法正确的是（D 气体的绝对湿度与同一温度下饱和水汽压Ps的百分比）。

8、以下那个质量是直接影响传感器的性能和精度（B 弹性敏感元件）。

9、传感器一般包括敏感元件，还包括（A 转换元件）。

10、下列传感器不属于按基本效应分类的是（D 真空传感器）。

三、多选题

7、传感器按照工作原理通常分为（）。B 结构型；D 物理型

54电阻应变片的线路温度补偿方法有（）。

A 差动电桥补偿法；B 补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法；D 恒流源温度补偿电路法

11、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（）。A 应变式传感器；C 压电式传感器；D 热电式传感器

12、传感器一般由（）组成。

A 敏感元件；B 转换元件；C 转换电路

13、传感技术的研究内容主要包括（）。A 信息获取；B 信息转换；C 信息处理

1、一个复杂的高阶系统总是可以看成是由（）串联而成的。A 零阶；B 一阶；C 二阶

42、存在灵敏度界限的原因是（）。

A 输入的变化量通过传感器内部被吸收，因而反映不到输出端上；C 传感器输出存在噪声

44、下列哪些是半导体应变计的优点（）。

A 灵敏度高；B 体积小、耗电省；D 机械滞后小，可测量静态应变、低频应变等。

45、因环境温度改变而引起的附加电阻变化或者造成的视应变，与下列哪些因素有关（）。A 环境温度变化；B 应变计本身的性能参数κ、α、β；C 被测构件的线膨胀系数βg

46、在应变式传感器应用中，温度的补偿方法主要有（）。

A 应变计自补偿法；B 电桥补偿法；C 辅助测温元件微型计算机补偿法；D 热敏电阻补偿法

47、半导体式应变计的主要特征有哪些（）。

A 测量应变的灵敏度和精度高；B 测量范围大；D 能适应各种环境

48、金属式应变计的主要缺点有哪些（）。A 非线性明显；D 抗干扰能力差

50、制作应变计敏感元件的金属材料应有如下要求（）。A k0大，并在尽可能大的范围内保持常数。；D 电阻率ρ大；E 电阻温度系数小

51、应变式传感器与其他类型传感器相比有以下特点（）。B 测量范围广、精度高。；C 频率响应特性较好。；E 能在恶劣的环境条件下工作。

52、通常用应变式传感器测量（）。B 速度；C 加速度；D 压力

4、电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。A 位移；B 振动；C 压力；D 流量

24、下面哪项是SAW传感器的优点：（）。B 灵敏度高；D 可靠

29、下列关于热释电效应说法正确的是（）。

A 利用热释电效应的光电传感器包含光-热、热-电，两个阶段的信息变换过程。B 热-电阶段是利用某种效应将热转变为电信号。；C 光-热阶段是吸收了光以后温度升高。30、在光线作用下,半导体的电导率增加的现象属于（）。B 内光电效应；D 光导效应

84、光电器件的温度特性可以是下列哪些元素与温度的关系（）。B 灵敏度；C 暗电流； D 光电流

85、设计光纤微弯传感器时，下面说法正确的是（）。A 在光纤微变传感器中的变形器前后一定要有模式除去器。；D 暗视场信号放大倍数比亮视场的放大倍数大。

86、下面的哪些传感器属于内光电传感器（）。C 光敏电阻； D 光电二/三极管； E 光电池

87、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种（）。A 光敏二极管； B 光电倍增管；C 光敏晶体管 88、下面基于外光电效应的光电器件有（）。A 光电管； B 光电倍增管

89、对于光电管的基本特性，下面说法正确的是（）。A 当入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降。；

D 温度变化对光电管的光电流影响很小，而对暗电流影响很大。90、发射光纤和传送光纤的分布有哪几种（）。