1. 傳感器的組成、特性及指標

1.1 傳感器的組成

傳感器的主要作用是感受和回應規定的被測量，并按一定規律將其轉換成有用的輸出，特別是完成非電量到電量的轉換，可以把傳感器看成由敏感元件和變換元件兩部分組成，

敏感元件先將待測的非電量轉換為易于轉換成電量的另一種非電量，完成預變換

變換器能將感受到的非電量轉換為電量，

1.2 傳感器的特性及指標

靜態特性：是指當被測量的值處于穩定狀態下時，傳感器的輸入與輸出之間的數學運算式、曲線或數表，

主要指標：線性度、重復性、遲滯、精度、靈敏度以及漂移

動態特性：指被測量隨時間變化時，傳感器輸入與輸出之間關系的數學運算式、曲線或數表，

指標：分為時域（時間常數、上升時間、回應時間和超調量）和頻域（通頻帶、作業頻帶、相位誤差）

2. 應變傳感器的核心元件、作業原理、分類方法及應用

2.1 核心元件及作業原理

核心元件：電阻應變片，作業原理：基于電阻應變效應

2.2 分類方法及應用

常用的分類方法是，按照制造應變片時所用的材料、作業溫度范圍以及用途來分類

材料分類：金屬應變片和半導體應變片（體型，薄膜型）

溫度分類：常溫應變片、中溫、高溫、低溫應變片

應用：起重量限制器

3. 光纖傳感器的分類、作業原理及典型應用例子

3.1 分類及作業原理及典型例子

分類：功能型和非功能型

功能型：利用光纖本身的傳輸特性受被測物理量的作用而發生變化，使光纖中波導光的屬性被調制這一特性構成的

典型例子：

相位調制型光纖傳感器：原理，當一束波長為入的相干光在光纖中傳播時，光波的相位角與光纖長度，折射率和纖芯直徑有關，光纖受到物理量時，這三個引數就會發生不同程度的變化，引起光相移，

非功能型：非功能型中，光纖不是敏感元件，他在光纖的端面或兩根光纖之間放置光學材料等敏感元件來感受被測物理量的變化，光纖只是做為光的傳輸回路，

作業原理：光的全反射現象是光纖傳光原理的基礎

4. 壓電傳感器的分類、測量引數及優缺點

4.1 分類測量引數及優缺點

壓電傳感器的壓電元件是利用壓電材料制成的，當有力作用在壓電材料上時，傳感器就有電荷（或電壓輸出），壓電傳感器測量的基本引數是力，

壓電材料分類：壓電晶體、、經過極化的壓電陶瓷、高分子壓電材料

壓電式傳感器的優點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結構簡單、作業可靠和重量輕等，壓電晶體可長期作業溫度可達到400℃以上，可承受很高的表面壓力、剛度很高、線性好、遲滯小、在很寬的溫度范圍內靈敏度恒定、頻響范圍寬、可承受幾乎無限的載荷回圈數，絕緣阻抗非常高

壓電式傳感器的缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流回應差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷，

5. 光電效應的分類、光電元件的原理

5.1 光電效應分類，原理

光電效應分為外光電效應和內光電效應，內光電效應又分為光電導效應和光生伏特效應

半導體內的電子在吸收光子后，如能克服表面勢壘逸出半導體表面，則會產生外光電效應；半導體內的電子在吸收光子后不能躍出半導體，所產生的電學效應稱為內光電效應

6. 光柵傳感器的作業原理及細分技術

6.1 作業原理

光柵傳感器的作業原理是：利用光柵的莫爾條紋現象，將被測幾何量轉換為莫爾條紋的變化，再將莫爾條紋的變化經過光電轉換系統轉換為電信號，從而實作精密測量

6.2 細分技術

高精度的幾何量測量（如納米測量）目前無法實作，因此需要對柵距進一步細分

細分方法：

1）增加光柵的刻線密度

2）對電信號進行電子插值，把一個周期變化的莫爾條紋信號再細分，即增大一個周期的脈沖數，這種方法稱為倍頻法，電子細分又可分為：直接細分、電橋細分

3）機械和光學細分

CCD直接細分：利用線陣CCD上數千個等間距的像素所構成的‘感光尺’對整柵距的位移信號，即周期的交點移動信號進行細分，使測量信號能夠反映一個柵距內的精確位移，

7. 分析智能家居、手機的傳感器

7.1 智能家居中的傳感器

溫度傳感器：空調顯示面板會顯示溫度，設定恒溫模式，當溫度小于閾值，空調開始作業

紅外傳感器：各種無線遙控設備大都帶有紅外發射器和紅外接收器，可以發射或者接收紅外信號，實作非接觸式控制

光敏傳感器：通過感受光強的變化可以實作設備光強的動態改變，比如電視螢屏的夜間模式、護眼模式等，

濕度傳感器：檢測房間內的濕度，若小于閾值，則開啟加濕器

有害氣體傳感器：如CO、甲醛的檢測

攝像頭：再進入室內，可能不需要指紋識別等接觸式驗證，通過攝像頭傳感器可以實作身份的驗證

超聲波傳感器：掃地機器人在作業時可以實作自主避障，通過發送超聲波的方式，對反射信號進行處理，做出操作，

7.2 手機中的傳感器

光敏傳感器：手機螢屏的光強會隨著環境光的改變而動態改變，就是依賴于光敏傳感器檢測到當前光強，將信號發送給CPU芯片，進而做出調整螢屏亮度的操作

紅外傳感器：典型的華為手機前端帶有紅外發射器可以實作智能家居設備的系結，通過發射紅外信號序列，實作控制支持紅外遙控的設備比如空調等

加速度傳感器：手機中的計步功能，通過三軸或者6軸加速度傳感感知手機運動狀態，進而實作計步功能，

重力傳感器：根據壓電效應的原理來作業，通過機械力作用使感應介質發生極化的正壓電效應，重力傳感器就是利用其內部的由于加速度造成的晶體變形的這個特性；手機可以根據我們姿態的不同調整螢屏為橫屏或者豎屏，進而做出的控制操作

攝像頭：內含CMOS傳感器

景物通過鏡頭（ LENS）生成的光學影像投射到影像傳感器表面上，然后轉
為電信號，經過 A/D（模數轉換）轉換后變為數字影像信號，再送到數字信號處
理芯片（ DSP）中加工處理，再通過 CPU 進行處理后，通過顯示屏（ LCD）就
可以看到影像了，

三軸磁力計：指南針，手機中有應用程式指南針，通過三軸磁力計測量與地磁場的偏角從而計算出當前指向角度資訊

8. 溫度傳感器的種類、測溫電阻以及半導體熱敏電阻的測溫原理

8.1分類

接觸式測溫：通過測溫元件與被測物體的接觸來感知物體的溫度

非接觸式測溫：通過接收被測被測物體發出的輻射來得知物體的溫度

8.2 測溫電阻及半導體熱敏電阻

測溫電阻：利用基本材料的電阻隨溫度變化而變化的特性來實作溫度測量的

半導體：半導體熱敏電阻按半導體電阻隨溫度變化特性分為三種型別：

負電阻溫度系數熱敏電阻（NTC）、正電阻溫度系數熱敏電阻（PTC）和某一特性溫度下阻值會發生突變的臨界溫度電阻（CTR）；CTR用做熱控制開關，NTC用來溫度測量較為理想

9. 未來傳感器的發展方向

新材料不斷開發、新效應不斷發現：如陶瓷材料、納米材料等，生物材料制成的生物傳感器

集成化、多功能：利用先進的IC技術和工藝，實作多種資訊的采集處理

智能化：使資訊采集與資訊記憶、存盤、綜合、處理一體化，集成在芯片上，實作單片智能傳感器

充分利用微加工技術和新工藝：精密制造，微機電系統制作工藝

不斷向高穩定性、高可靠性、高精度發展

10. 磁敏傳感器的作業原理、磁阻元件的應用

10.1 作業原理

磁敏傳感器通常是指電引數按一定規律隨磁性量變化的傳感器，主要是利用霍爾效應原理以及磁阻效應原理構成

10.2 應用

利用磁敏電阻監視交流電流

用磁敏電阻讀磁卡

用磁敏電阻檢測與識別圖形

磁阻式位移傳感器：測量磁阻元件的位移特性

11. 氣體、濕度傳感器的作業原理及應用舉例

11.1 原理

氣敏傳感器和濕敏傳感器是利用物質的物理效應和化學效應對氣體中的某些成分或水汽進行檢測的期間

氣敏：利用半導體與某些氣體接觸時其特性會發生變化這一現象來檢測氣體的成分和濃度，當氣體吸附到半導體氣敏元件表面時，元件的電阻或電阻率會發生變化，

電阻式濕敏傳感器：利用濕敏元件的電氣特性如電阻值隨濕度的變化而變化的原理進行濕度檢測

電容式濕敏傳感器：利用濕敏元件的電容值隨濕度的變化而變化的原理進行濕度檢測

11.2 應用舉例

氣敏傳感器：城市煤氣報警器

濕敏傳感器：烹調設備中濕度控制

12. 霍爾傳感器的原理及應用

霍爾效應：在一導體的兩端通以控制電流，其垂直方向加磁感應強度為B的磁場，薄片的另兩側會產生于I和B乘積成比例的電動勢（霍爾電壓），這種現象稱為霍爾效應，

霍爾元件是基于霍爾效應作業的，霍爾效應是由于運動電荷受磁場中洛倫茲力作用的結果，

應用：霍爾位移傳感器、霍爾壓力傳感器、霍爾磁極檢測器、霍爾轉速測量儀，霍爾元件測量電流

13. 復印機、掃描儀的原理

13.1 復印機原理

印機的作業原理是利用光導體的電位特性，在光導體 沒有受光照的狀態下進行充電，使其表面帶上均勻的電荷，然后通過光學成像原理，使原稿影像成像在光導 體上，有影像部分因沒有受到光照（相當于暗態），所以光導體表面仍帶有電荷，而無影像區域則受到光照 （相當于亮態），所以光導體表面的電荷通過基體的接地，使表面的電荷消失，從而形成了靜電潛像，再后 是通過靜電原理，使用帶有極性相反電荷的墨粉，使光導體表面的靜電潛像轉化成為光導體表面的墨粉影像 ，最后，仍然通過靜電原理（同性相斥，異性相吸），將光導體表面的墨粉影像轉印到復印紙表面，完成復印的基本程序，

主要分為三個部分：原稿的照明和聚焦成像部分；光導體上形成潛像和對潛像進行顯影部分；復印紙的進給、轉印和定影部分，

13.2 掃描儀原理

通過傳動裝置驅動掃描組件將各類檔案、相片、幻燈片、底片等稿件以光學影像的形式送到光電轉換器中變為模擬電信號，而最終又將模擬電信號轉換成計算機能識別的數字信號，再由控制掃描儀操作的掃描軟體讀出這些資料，并重新組成影像檔案，供計算機存盤、顯示，

主要器件：CCD、A\D轉換器；

CCD：將掃描儀所掃描的影像光學信號轉變成電信號，再由模擬數字轉換器（A／D）將這些電信號轉變成計算機能識別的數字信號，

A\D轉換器：將模擬量數字化；

14. 設計題

實驗室溫濕度控制

學生寢室火災檢測

教學樓門禁系統

學校道閘系統

15. 電路分析題

電機過熱保護裝置：把三只特性相同的負溫度系數熱敏電阻放置在電動機內繞組旁，緊靠內繞組，每相放一只；電機正常運轉時，溫度較低，熱敏電阻阻值較高，三極管截至，繼電器K不動作；當電機過負荷，斷相或一相通地時，電機溫度急劇升高，熱敏電阻阻值極具減小，小到一定值，三極管V完全導通，繼電器K動作，使S閉合，紅燈亮，警報作用，

熱釋電傳感器自動門電路：V1起延時控制作用，RP改變延時大小，MOC3020分離交直流，當無人來到自動門前，HN911輸出端為低電平，V1無控制信號，V2斷開，開啟門的負載電機不作業，門處于關閉狀態；當有人來到門前，HN911檢測到人體的紅外能量，輸出端1為高電平，V2導通，負載電機作業，門自動打開，自動門運行到位后，由限位開關S切斷電源，由于HN911輸出端2與1的輸出電平正好相反，可以用輸出端2控制電機使自動門關閉，

16. 亂猜的

減小交流電橋的非線性誤差有哪些方法?盡可能地提高供橋電源有什么利弊?

答：(1)提高橋臂比(2)采用差動電橋 (3) 采用高內阻的恒流源電橋
可以提高靈敏度但是卻受到電阻應變片的允許功耗的限制，

壓電傳感器能否用于靜態測量?為什么?

答：因為壓電傳感器要求一定要有壓力作用于傳感器上，需要時刻受到壓力的作用，測量電路具有無限大的阻抗，不適宜靜態測量，只有在其上加交變力，電荷不斷補充，故壓電傳感器只能做動態測量

半導體氣敏元件是如何進行分類的?試述表面控制型電阻式半導體氣敏傳感器的結構與特點？

答：答:半導體氣敏傳感器的敏感元件大多是以金屬訊訓物半導體為基礎材料，可分為電阻式和:非電阻式兩種，
表面控制型氣體傳感器，其半導體:氣敏材料表面吸附有氣體時，則半導體和吸附的氣體
之間會有電子的施受發生，造成電子的遷移從而形成表面電荷層，最終引起元件電阻值的變化，通過測量其變化，就可以實作對氣體的檢測，其結構和電阻特性:
(1)多孔質燒結體敏感元件;
(2)薄膜敏感元件;
(3)厚膜敏感元件;
(4)多層結構敏感元件

簡述半導體濕敏陶瓷的感濕機理，半導體陶瓷濕敏傳感器有那些特點？

答：1）感濕機理：

離子型：由絕緣材料制成的多孔陶瓷元件由于水分子在微孔中的物理吸附作用（毛細凝聚作用），在潮濕氣氛中呈現H+離子，使元件的電導率增加；

電子型：分子在訊訓物表面上的化學吸附導致元件電導率改變，電導率增加與否，取決于訊訓物半導體是P型還是N型；

（2）特點：

濕度滯后小，回應速度不會超過10~15秒，便于批量生產；

長期可靠性較差，易受環境溫度影響；