《傳感器與智能檢測技術(shù)》習(xí)題答案

第1章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.金屬半導(dǎo)體

2.機(jī)械電阻值

3.對臂阻值乘積相等

4.兩兩

5.電壓

二、綜合題

1.導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時，其電阻值也發(fā)生相應(yīng)的變化。

2.半橋的輸出電壓是惠斯通電橋的兩倍，全橋的輸出是板橋的兩倍。相同點是都與電

源電壓和應(yīng)變片的應(yīng)變成正比。

3.氣敏元件在高溫下靈敏度大幅提高，它能燒去氣敏元件附著的油污、塵埃等，起到清

洗作用，并加速被測氣體的吸附、脫出過程。

4.氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件，它利用半導(dǎo)體材料對氣體的吸附而使自身電阻率發(fā)

生變化的機(jī)理進(jìn)行測量的元件。

5.濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附

在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。

第2章思考題與習(xí)題

一、1、電容器電壓電流頻率

2、極板相互遮蓋面積介電常數(shù)極距

3、變遮蓋面積型、變極距型、變介電常數(shù)型

二、1、電容量C與A、d、￡三個參量有關(guān)，當(dāng)改變A、d、￡三個參量中的任意一個,

都會引起電容量。的變化，若保持其中任意兩個參量不變，只改變另一個參量，那么該參量

的變化就能轉(zhuǎn)換為電容量的變化。這就是電容式傳感器的基本原理。

2、優(yōu)點：溫度穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)、動態(tài)響應(yīng)好、可以實現(xiàn)非接觸測

量，具有平均效應(yīng)、靈敏度、分辨力高。

缺點：輸出典高，負(fù)載能力差、寄生電容影響大、邊緣效應(yīng)帶來的輸出特性非線性

三、1、0.19pF

2、39.3mV

第3章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)把被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成線圈的

的變化，再由電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)

換。

2.自感式傳感器是由鐵芯、線圈和銜鐵構(gòu)成的,是將直線或角位移

的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化的傳感器。

3金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時,導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈

漩渦狀流動的感應(yīng)電流，稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。

二、綜合題

1.簡述變氣隙式自感傳感器的測量原理。

答：變氣隙式自感傳感器的測量原理是：鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或鐵銀合金制成，

在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為，傳感器的運動部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動時，

氣隙厚度發(fā)生改變化，引起磁路總磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要

能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。

2.列舉電渦流式傳感器的應(yīng)用場合。

答：(1)、電渦流式傳感器可制成開關(guān)量輸出的檢測元件，這時可使測量電路大為簡化。目

前，應(yīng)用比較廣泛的有接近傳感器，也可用于技術(shù)金屬零件的計數(shù)(見圖3-9)；

(2)、電渦流式傳感器可用于測量轉(zhuǎn)速。在一個旋轉(zhuǎn)體上開一條或數(shù)條槽，或者將其加

工成齒輪狀，旁邊安裝一個電渦流式傳感器。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動時，傳感器將周期性地改變輸出

信號，此電壓信號經(jīng)過放大整形后，可用頻率計指示出頻率值，算出轉(zhuǎn)速；

(3)、電渦流式傳感器還可用于測量振幅

第4章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.壓電元件一般有三類：第一類是石英晶體;第二類是壓電陶瓷;第三類是件分子壓電材料。

2壓電效應(yīng)可分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。

3.將超聲波（機(jī)械振動波）轉(zhuǎn)換成電信號是利用壓電材料的壓電效應(yīng);蜂鳴器中發(fā)出“嘀…

嘀…'’聲的壓電片發(fā)聲原理是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)。

4.在實驗室作檢驗標(biāo)準(zhǔn)用的壓電儀表應(yīng)采用咽壓電材料；能制成薄膜，粘貼在一個微小探

頭上、用于測量人的脈搏的壓電材料應(yīng)采用EYDE。

5.使用壓電陶瓷制作的力或壓力傳感器可測量動態(tài)的力或壓力。

6.動態(tài)力傳感器中，兩片壓電片多采用四接法，可增大輸出電荷量：在電子打火機(jī)和煤氣

灶點火裝置中，多片壓電片采用鰻接法，可使輸出電壓達(dá)上萬伏，從而產(chǎn)生電火花。

7.用于厚度測量的壓電陶瓷器件利用了逆壓電效應(yīng)原理。

二、綜合題

1.簡述壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)及原理。

壓電式加速度傳感器一般由殼體及裝在殼體內(nèi)的彈簧、質(zhì)量塊、壓電元件和固定安裝的

基座組成。壓電元件一般由兩片壓電片組成，并在壓電片的兩個表面鍍銀，輸出端由銀層或

兩片銀層之間所夾的金屬塊上引出，輸出端的另一-根引線就直接和傳感器的基座相連。在壓

電片上放置一個質(zhì)量塊，然后用硬彈簧對質(zhì)量塊預(yù)加載荷，然后將整個組件裝在一個基座的

金屬殼體內(nèi)。為了隔離基座的應(yīng)變傳遞到壓電元件上去，避免產(chǎn)生假信號輸出，增加傳感器

的抗T擾能力，基座?般要加厚或者采用剛度較大的材料制造。

使用時，將傳感器基座與試件剛性固定在一起，當(dāng)其感受振動時，由于彈簧的剛度相當(dāng)

大，質(zhì)量塊的質(zhì)量相對較小，可以認(rèn)為質(zhì)量塊的慣性很小。因此可以認(rèn)為質(zhì)量塊感受到與傳

感器基座相同的振動，并受到與加速度方向相反的慣性力作用，這樣，質(zhì)量塊就有一個正比

于加速度的作用力作用在壓電片上。通過壓電片的壓電效應(yīng)，在壓電片的表面上就會產(chǎn)生隨

振動加速度變化的電壓，當(dāng)振動頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時，傳感器輸出的電壓與作用

力成正比，即與傳感器感受到的加速度成正比。將此電壓輸入到前置放大器后就可以用普通

的測量儀器測出加速度，如在放大器中加適當(dāng)?shù)姆e分電路，就可以測出振動速度和位移。

2.舉例說明壓電式傳感器的應(yīng)用。

1）共振型壓電式爆燃傳感器共振型壓電式爆燃傳感器。

主要由插頭、插接器、壓電元件等組成。傳感器中的壓電元件緊密的貼合在振蕩片上,

振蕩片固定在傳感器的基座上。工作原理：振蕩片隨發(fā)動機(jī)的振蕩而振蕩，壓電元件隨振蕩

片的振蕩而發(fā)生變形，進(jìn)而在其上產(chǎn)生一個電壓信號。當(dāng)發(fā)動機(jī)爆燃時，氣缸的振動頻率與

傳感器振蕩片的固有頻率相符合，此時振蕩片產(chǎn)生共振，壓電元件將產(chǎn)生最大的電壓信號。

2）壓電式雨滴傳感器。

主要由振動板、壓電元件、放大器、殼體及阻尼橡膠構(gòu)成。振動板的作用是接收雨滴沖

擊能量，按自身固有的振動頻率進(jìn)行彎曲振動，并將振動傳遞給內(nèi)側(cè)壓電元件上，壓電元件

把從振動板傳遞來的變形轉(zhuǎn)換成電壓信號。當(dāng)壓電元件上出現(xiàn)機(jī)械變形時，在兩側(cè)的電極上

就會產(chǎn)生電壓。當(dāng)雨滴滴落在振動板上時，壓電元件上就會產(chǎn)生電壓，電壓大小與加到板上

的雨滴的能量成正比，一般是0.5~300mV。放大器將壓電元件上產(chǎn)生的電壓信號放大后再輸

入到刮水器放大器中。

第5章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.熱電偶作為溫度傳感器，測得與溫度相應(yīng)的一熱電動勢,由儀表顯示出—溫度

值。熱電偶傳感器廣泛用來測量--200℃?1800℃范圍內(nèi)的溫度，特殊情況

下，可測至2800℃的高溫或4K的低溫。

2.熱電偶冷端恒溫法是指在實驗室及精密測量中，通常把冷端放入0℃恒溫器

或裝滿冰水混合物的容器中，以使冷端溫度保持0℃。

3.集成溫度傳感器將—溫敏晶體管與相應(yīng)的—輔助電路集成在同一芯片上，

它能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，一般用于-50C?±150℃_之間的溫度測量。

二、簡答題

1.什么是熱電效應(yīng)？

將兩種不同材料的導(dǎo)體A和B串接成一個閉合回路,當(dāng)兩個接點1和2的溫度不同時，

如,在回路中就會產(chǎn)生熱電動勢，并在回路中有一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為熱電

效應(yīng)。

2.熱電偶分哪幾種類型？熱電偶的冷端溫度補償有哪些方法？

根據(jù)熱電極的材料，熱電偶可分為難熔金屬熱電偶、貴金屬熱電偶、廉金屬熱電偶、非

金屬熱電偶等；根據(jù)測溫范圍，熱電偶可分為高溫?zé)犭娕?、中溫?zé)犭娕肌⒌蜏責(zé)犭娕?；根?jù)

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的情況，又分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。

熱電偶需要采取一定的措施進(jìn)行冷端溫度補償，消除冷端溫度變化和不為時所引起

的溫度誤差。常用的補償措施有補償導(dǎo)線法、冷端恒溫法、電橋補償法等。

3.簡述熱電阻測溫原理，常用熱電阻有哪些？他們的性能特點是什么？

熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化來測量溫度的元件，它由熱電

阻體(感溫元件)，連接導(dǎo)線和顯示或紀(jì)錄儀表構(gòu)成。

溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過金屬導(dǎo)體

時的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值

與溫度的變化趨勢相同。

熱電阻按感溫元件的材質(zhì)分金屬與半導(dǎo)體兩類。金屬導(dǎo)體有鉗、銅、銀、鋁鐵及鉗鉆

合金等，在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用的有鋁、銅兩種熱電阻;半導(dǎo)體有錯、碳和熱敏電阻等。按

準(zhǔn)確度等級分為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計和工業(yè)熱電阻。按結(jié)構(gòu)分為繞線型、薄膜型和厚膜型等。

(1)鉗熱電阻鉗的物理化學(xué)性能極為穩(wěn)定，并有良好的工藝性。以鉗作為感溫元件具有

示值穩(wěn)定，測量準(zhǔn)確度高等優(yōu)點，其使用范圍是-200?850℃。除作為溫度標(biāo)準(zhǔn)外，還廣泛用

于高精度的工業(yè)測量。

(2)銅熱電阻銅熱電阻的使用范圍是-50?150C,具有電阻溫度系數(shù)大，價格便宜，互

換性好等優(yōu)點，但它固有電阻太小，另外銅在250℃以上易氧化。銅熱電阻在工業(yè)中的應(yīng)有

逐漸減少。

4.什么是熱敏電阻？熱敏電阻的主要特點？

熱敏電阻是一種電阻值隨其溫度成指數(shù)變化的半導(dǎo)體熱敏元件。廣泛應(yīng)用于家電、汽車、

測量儀器等領(lǐng)域。優(yōu)點如下：

(1)電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，比一般金屬電阻大10?100倍；

(2)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以測量“點”溫度；

(3)電阻率高，熱慣性小，適宜動態(tài)測量；

(4)功耗小，不需要參考端補償，適于遠(yuǎn)距離的測量與控制。缺點是阻值與溫度的關(guān)系呈

非線性，元件的穩(wěn)定性和互換性較差。除高溫?zé)崦綦娮柰?，不能用?50c以上的高溫。

第6章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.光電傳感器通常是指能敏感檢測到由紫外線到紅外線光的光能量，并能將光能轉(zhuǎn)化成電信

號的器件。其工作原理是基于一些物質(zhì)的—光電_效應(yīng)。

2.光照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。

3.熱釋電紅外傳感器由探測元件、場效應(yīng)管匹配器和干涉濾光片組成，

4.光纖傳感器主要包括光纖、光源、光探測器和信號處理電路四個重要部分。

二、綜合題

1.光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用有哪幾種形式的工作方式？

由于光電測量方法靈活多樣，可測參數(shù)眾多，一般情況下又具有非接觸、高精度、高分

辨率、高可靠性和相應(yīng)快等優(yōu)點，加之激光光源、光柵、光學(xué)碼盤、CCD器件、光導(dǎo)纖維等

的相繼出現(xiàn)和成功應(yīng)用，使得光電傳感器在檢測和控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。按其接收狀

態(tài)可分為模擬式光電傳感器和脈沖光電傳感器。

光電傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用可歸納為吸收式、遮光式、反射式、輻射式四種基本形式。

2.簡述光纖傳感器的原理及其應(yīng)用實例。

光纖傳感器一般由三個環(huán)節(jié)組成，即信號的轉(zhuǎn)換、信號的傳輸、信號的接收與處理。

信號的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成為便于傳輸?shù)墓庑盘枴?/p>

信號的傳輸環(huán)節(jié)，利用光導(dǎo)纖維的特性將轉(zhuǎn)換的光信號進(jìn)行傳輸。

信號的接收與處理環(huán)節(jié)，將來自光導(dǎo)纖維的信號送入測量電路，由測量電路進(jìn)行處理并

輸出。

光纖傳感器可以制造成傳感各種不同物理信息（位置、聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等）的器件，

如：光纖位移傳感器、光纖液位傳感器等。

第7章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.霍爾傳感器是一種—磁敏—傳感器，它是把—磁學(xué)—物理量轉(zhuǎn)換成_電_信號的

裝置，廣泛應(yīng)用于自動控制、信息傳遞、電磁測量、生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。它的最大特點是

非接觸測量一0

2.霍爾電勢如與輸入電流Z_及一磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，其靈敏度褊與—霍

爾系數(shù)RH成正比而與霍爾片厚度d成反比。所以，為了提高靈敏度，霍爾

元件常制成—薄片—形狀。

3.霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡單，它通常由—霍爾片—、—引線―和—殼體—組成。

4.半導(dǎo)體材料的電阻率隨磁場強(qiáng)度的增強(qiáng)而變大，這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利

用磁阻效應(yīng)制成的元件稱為磁敏電阻。

二、簡答題

1.簡述你理解中的霍爾效應(yīng)。

1879年，美國物理學(xué)家霍爾（EH.Hall）經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)：如果讓一恒定電流通過

一金屬或半導(dǎo)體薄片，并將薄片置于強(qiáng)磁場中，在金屬薄片的另外兩側(cè)將產(chǎn)生與磁場強(qiáng)度成

正比的電動勢，這個現(xiàn)象后來被人們稱為霍爾效應(yīng)。

假設(shè)霍爾元件為N型半導(dǎo)體薄片，薄片厚度為"，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場方向垂直于

薄片。在薄片前后兩端通以控制電流/,那么半導(dǎo)體中的載流子（電子）將沿著與電流/相

反的方向運動。由于外磁場3的作用，使電子受到洛侖茲力凡而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在半導(dǎo)體

的右端面上電子積累帶負(fù)電，而左端面缺少電子帶正電，在半導(dǎo)體的左右端面間形成電場。

該電場產(chǎn)生的電場力凡阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)凡和凡相等時，電子積累達(dá)到動態(tài)平衡。

這時在半導(dǎo)體左右兩端面之間（即垂直于電流和磁場方向）建立電場，稱為霍爾電場EH，

相應(yīng)的電勢UH稱為霍爾電勢。

2.制成霍爾元件常用的材料有哪些？

1948年以后，由于半導(dǎo)體技術(shù)迅速發(fā)展，人們找到了霍爾效應(yīng)比較明顯的半導(dǎo)體材料，

并制成了睇化鋼、神化鐵、珅化鈿、硅、錯等材料的霍爾元件。目前常用的霍爾元件材料是

N型硅，它的靈敏度、溫度特性、線性度均較好。

3.簡述集成霍爾傳感器的分類、特點及應(yīng)用場合。

集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過處理的霍爾輸出信號。其輸出信號快，傳送過程中無抖動

現(xiàn)象，且功耗低，對溫度的變化是穩(wěn)定的，靈敏度與磁場移動速度無關(guān)。按照輸出信號的形

式，可以分為開關(guān)集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。

1.線性集成霍爾傳感器

線性集成霍爾傳感器主要由霍爾元件、恒流源、放大電路組成，由恒流源提供穩(wěn)定的激

勵電流，霍爾電勢輸出接入放大電路，輸出電壓較高，應(yīng)用廣泛。集成電路的輸出電壓與霍

爾元件感受的磁場變化近似呈線性關(guān)系。它主要用于對被測數(shù)據(jù)進(jìn)行線性測量的場合，如角

位移、壓力、電流等的測量。

2.開關(guān)集成霍爾傳感器

開關(guān)集成霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)與集成電路技術(shù)制成的一種傳感器，以開關(guān)信號形

式輸出?；魻栭_關(guān)集成器件具有使用壽命長、無觸電磨損、元火花干擾、工作頻率高、溫度

特性好及能適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點。

常用的開關(guān)集成霍爾傳感器由霍爾元件、放大電路、施密特觸發(fā)器等部分組成。穩(wěn)壓電

路可使傳感器在較寬的電源電壓范圍內(nèi)工作，開關(guān)輸出可使該電路方便地與各邏輯電路連

接。

4.簡述磁敏二極管的工作原理。

當(dāng)磁敏二極管未受到外界磁場作用，且外加如圖7-16a所示的正偏壓時，則有大量的空

穴從P區(qū)通過I區(qū)進(jìn)入N區(qū)，同時也有大量電子注入P區(qū)而形成電流。只有一部分電子和

空穴在I區(qū)復(fù)合掉。

當(dāng)磁敏二極管受到如圖7-16b所示的外界磁場H+（正向磁場）作用時，電子和空穴受

到洛侖茲力的作用而向r區(qū)偏轉(zhuǎn)。由于r區(qū)的電子和空穴復(fù)合速度比光滑面I區(qū)快，所以,

內(nèi)部參與導(dǎo)電的載流子數(shù)目減少，因此，外電路電流減小。磁場強(qiáng)度越強(qiáng)，電子和空穴受到

洛侖茲力就越大，單位時間內(nèi)進(jìn)入r區(qū)復(fù)合的電子和空穴數(shù)量就越多，外電路的電流就越

小。

a）不受磁場作用時b）受正向磁場作用時c）受反向磁場作用時

圖7-16磁敏二極管工作原理

當(dāng)磁敏二極管受到如圖7-16c所示的外界磁場片H（反向磁場）作用時，則電子和空

穴受到洛侖茲力作用而向I區(qū)偏移；則外電路的電流比不受外界磁場作用時大。

利用磁敏二極管的正向?qū)娏麟S磁場強(qiáng)度的變化而變化的特性，即可實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。

三、綜合應(yīng)用題

1.圖7-22是利用霍爾傳感器構(gòu)成的一個自動供水裝置，請分析其工作原理。

圖7-22利用霍爾傳感器的自動供水裝置

鍋爐中的水由電磁閥控制流出與關(guān)閉。電磁閥的打開與關(guān)閉，則受控于控制電路。打

水時，需將鐵制的取水卡從投放LI投人，取水卡沿非磁性物質(zhì)制作的滑槽向下滑行，當(dāng)滑行

到磁傳感部位時，傳感器輸出信號經(jīng)控制電路驅(qū)動電磁閥打開，讓水從水龍頭流出。延時一

定時間后，控制電路使電磁閥關(guān)閉，水流停止。

2.設(shè)計一種霍爾式液位控制器，要求：

①當(dāng)液位高于某一設(shè)定值時，水泵停止運轉(zhuǎn)。

②儲液罐是密閉的，只允許在儲液罐的玻璃連通器外壁和管腔內(nèi)確定磁路和安裝霍爾元件。

③畫出磁路和霍爾元件及水泵的設(shè)置圖；畫出控制電路原理框圖；簡要說明該檢測、控制系

統(tǒng)的工作過程。

霍爾元件及水泵的設(shè)置圖：

排F

檢測、控制系統(tǒng)的工作過程：

液位測量原理是利用漂浮在被測液面的浮子的位置來判斷液面高度的。浮子漂浮在液面

上，隨液位高低上下浮動；浮子內(nèi)裝有環(huán)形磁鐵，磁鐵產(chǎn)生了沿不銹鋼保護(hù)管軸向的穩(wěn)定磁

場；浮球是泡沫材料，可以在液體的浮力作用下隨液位的升高或下降而升降。當(dāng)上升到液位

控制器UGN3020調(diào)定好的位置時，控制開關(guān)便發(fā)出控制信號。

工作原理:首先閉合隔離開關(guān)Q,220V電源經(jīng)過降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后得到12V宜

流電壓供給控制電路?？刂齐娐钒l(fā)出的信號驅(qū)動繼電器kM,然后控制注液電動機(jī)啟停。

1、液位上升

當(dāng)液面上升時，液體浮力使浮球浮起，霍爾元件的磁場強(qiáng)度隨之增大，當(dāng)浮球（磁鐵）

移動到距離霍爾元件UGN3020幾亳米時，霍爾UGN3020接近開關(guān)輸出低電平變?yōu)楦唠娖剑?/p>

經(jīng)驅(qū)動電路使繼電器KM放，使旦動機(jī)停止運轉(zhuǎn)，液位停止上升。

2、液位下降

當(dāng)液位下降時，浮球隨之下降，霍爾元件UGN3020接近開關(guān)輸出低電平，經(jīng)驅(qū)動電路

使繼電器KM合，電動機(jī)運轉(zhuǎn)，液位重新上升。

第8章思考題與習(xí)題

一、填空題

i.當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時，由于在兩種介質(zhì)中傳播速度不同，在介

質(zhì)面上會產(chǎn)生_反射_、_折射_和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。

2.超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，而以壓電式最為

常用。壓電式超聲波探頭常用的材料是壓電晶體和壓電陶瓷。

二、綜合題

1.圖8?7是汽車倒車防碰裝置的示意圖。請根據(jù)學(xué)過的知識，分析該裝置的工作原理。

并說明該裝置還可以有其它哪些用途？

〃力"〃〃〃//〃〃〃〃//，

圖8-7習(xí)題二（1）圖

超聲波傳感器在汽車中主要用于倒車提醒，使得駕駛員可以安全地倒車。其原理是，

利用超聲波探測倒車路徑上或附近存在的任何障礙物，并及時發(fā)出提示。超聲波測距雖然目

前在測距量程上能達(dá)到百米，但測量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級。

該裝置還可以用在自動化流水線工件檢測。

2.上網(wǎng)查閱電視機(jī)和汽車門遙控器的原理，說明除了超聲波外，還可以采用哪些方法來

進(jìn)行遙控？各有哪些優(yōu)缺點?

實現(xiàn)遙控的方式很多，比如紅外線、電磁波等，鼓勵學(xué)生上網(wǎng)查閱。

第9章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.A/D轉(zhuǎn)換模塊、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器(CPU)、存儲器

2.位移的方向性、位移的放大作用

3.增量式光電編碼器、絕對式光電編碼器

4.直線式、旋轉(zhuǎn)式

5.定尺、滑尺、線位移

二、簡答題

1.如果把兩塊柵距W相等的光樁面平行安裝，且讓它們的刻痕之間有較小的夾角仇這時

光柵上會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋，這種條紋稱為莫爾條紋。

2.磁柵位移傳感器和其他類型的位移傳感器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，便用方便，動態(tài)范圍大

(1?20相)和磁信號可以重新錄制等優(yōu)點，其缺點是需要屏蔽和防塵。

3.當(dāng)滑尺任意繞組加交流激磁電壓時，由于電磁感應(yīng)作用，在定尺繞組中必然產(chǎn)生感應(yīng)電

壓，該感應(yīng)電壓取決于滑尺和定尺的相對位置。

定尺rLTLTLTL

如果滑尺處于4位置.，即滑尺繞組與定尺繞組完全對應(yīng)重合，定尺繞組線圈中穿入的

磁通最多，則定尺上的感應(yīng)電壓最大。隨著滑尺相對定尺做平行移動，穿入定尺的磁通逐漸

減少，感應(yīng)電壓逐漸減小。當(dāng)滑尺移到圖中B點位置，與定尺繞組剛好錯開1/4節(jié)距時，感

應(yīng)電壓為零。再移動至1/2節(jié)距處，即圖中C點位置時，定尺線圈中穿出的磁通最多，感應(yīng)

電壓最大，但極性相反。再移至3/4節(jié)距，即圖中。點位置時，感應(yīng)電壓又變?yōu)榱?，?dāng)移動

一個節(jié)距位置如圖中E點，又恢復(fù)到初始狀態(tài)，與A點相同。顯然，在定尺移動一個節(jié)距

的過程中，感應(yīng)電壓近似于余弦函數(shù)變化了一個周期，如圖9-13中瓦

感應(yīng)同步器就是利用感應(yīng)電勢的變化，來檢測在一個節(jié)距卬內(nèi)的位移量，為絕對式測

量。設(shè)滑尺繞組的節(jié)距為27,它對應(yīng)的感應(yīng)電勢按余弦函數(shù)規(guī)律將變化2乃。若滑尺的移

動距離為X,則對應(yīng)于感應(yīng)電勢以余弦函數(shù)將變化"

八2兀xnx

u=--=—

2rT

三、綜合應(yīng)用題

1.感應(yīng)同步器就是利用感應(yīng)電勢的變化，來檢測在一個節(jié)距W內(nèi)的位移量，為絕對式

測量。設(shè)滑尺繞組的節(jié)距為2r,它對應(yīng)的感應(yīng)電勢按余弦函數(shù)規(guī)律將變化若滑尺的

移動距離為x,則對應(yīng)于感應(yīng)電勢以余弦函數(shù)將變化公

八2冗x兀x

u---=—

2rT

因。=180。，2r=2mm,故滑尺移動距離x=1mm。

2.光柵傳感器獲得的四路原始信號，經(jīng)差分放大器放大、移相電路分相、整形電路整形、倍

頻電路細(xì)分、辨向電路辨向進(jìn)入可逆計數(shù)器計數(shù)，由顯示器顯示讀出。

第10章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.智能傳感器與人類智能相類似，其傳感器相當(dāng)于人類的感知器官,其微

處理器相當(dāng)于人類的大腦,可進(jìn)行信息處理、邏輯思維與推理判斷。

2.科學(xué)和生產(chǎn)工藝的發(fā)展大大促進(jìn)了傳感器技術(shù)的發(fā)展，一傳感器一技術(shù)、―通信技

術(shù)和—計算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成了現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱。

3.按照像素排列方式的不同，CCD又可分為線陣一與—面陣兩大類。

4.生物傳感器是一種利用生物—活性物質(zhì)—的分子識別功能，將感受到的—被測物質(zhì)的

特征量轉(zhuǎn)換成可用輸出—信號的傳感器。

二、綜合題

1.簡述智能化傳感器的特點。

智能傳感器已具備了人類的某些智能思維與行為。人類通過眼暗、鼻子、耳朵和皮膚感

知獲得外部環(huán)境多重傳感信息，這些傳感信息在人類大腦中歸納、推理并積累形成知識與經(jīng)

驗；當(dāng)再次遇到相似外部環(huán)境時，人類大腦根據(jù)積累的知識、經(jīng)驗對環(huán)境進(jìn)行推理判斷，做

出相應(yīng)反應(yīng)。

智能傳感器精度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好，可靠性高，還要求其具有數(shù)據(jù)存儲與處理、自

校準(zhǔn)、自診斷、自補償和遠(yuǎn)程通信等功能。

2.圖像傳感器主要分為哪三種？

圖像傳感器產(chǎn)品主要分為CCD（ChargeCoupledDevice,電布耦合器件）、COMS

（ComplementaryMetatal-oxideSemiconductoor,互補金屬氧化物半導(dǎo)體）以及CIS（Contact

ImageSensor,接觸式圖像傳感器）三種。

3.CCD有幾個工作過程？分別是什么？

在CCD中，CCD的信號為電荷信號，電荷注入的方法有很多，歸納起來，可分為光注

入和電注入兩類。

CCD工作過程的第一步是電荷的產(chǎn)生。CCD可以將入射光信號轉(zhuǎn)換為電荷輸出，依據(jù)

的是半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)（也就是光生伏特效應(yīng)）。

CCD工作過程的第二步是信號電荷的存儲收集，是將入射光子激勵出的電荷收集起來

使其形成信號電荷包的過程。

CCD工作過程的第三步是信號電荷包的傳輸轉(zhuǎn)移，是將所收集起來的電荷包從一個像

元轉(zhuǎn)移到下一個像元，直到全部電荷包箱出完成的過程。通過按一定的時序在電極上施加島

低電平，可以實現(xiàn)光電荷在相鄰勢阱間的轉(zhuǎn)移。CCD的信號電荷讀出方法有輸出二極管電

流法和浮置柵MOS放大器電壓法兩種。

CCD工作過程的第四步是電荷的檢測，是將轉(zhuǎn)移到輸出級的電荷轉(zhuǎn)化為電流或者電壓

的過程。輸出類型主要有以下三種。

（1）電流輸出。

（2）浮置柵放大器輸出。

（3）浮置擴(kuò)散放大器輸出。

4.簡述CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的區(qū)別。

CCD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用

光電二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的。

CCD圖像像傳感器與CMOS圖像傳感器器的主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞讲煌?/p>

CCD圖像傳感器中每一行中每一個像素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個像素中，由最底

端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出。而在CMOS圖像傳感器中，每個

像素都會鄰接一個放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。

CCD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器另一個主要差異是電荷讀取方式不同。對于CDD,

光通過光電二極管轉(zhuǎn)換為電荷，然后電荷通過傳感器芯片傳遞到轉(zhuǎn)換器，最終信號被放大,

因此電路較為復(fù)雜，速度較慢。對于CMOS,光通過電極二極管的光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電壓

信號，信號電荷不需要轉(zhuǎn)移，因此CMOS圖像傳感器集成度高，體積小。

綜上所述，CCD圖像傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS圖像傳

感器，而CMOS圖像傳感器則具有低成本、低功耗以及整合度高的優(yōu)點。不過，隨著CCD

與CMOS傳感器技術(shù)的進(jìn)步，兩者的差異有逐漸縮小的態(tài)勢。例如：CCD圖像傳感器一直

在功耗上做改進(jìn)，以應(yīng)用于移動通信市場；CMOS圖像傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面

的不足，以應(yīng)用于更高端的圖像產(chǎn)品。

5.簡述智能生物傳感器的應(yīng)用場合。

從20世紀(jì)60年代Clark和Lyon提出生物傳感器的設(shè)想開始，生物傳感器的發(fā)展已經(jīng)

距今已有幾十年的歷史了。作為一門在生命科學(xué)和信息科學(xué)之間發(fā)展起來的交叉學(xué)科，生物

傳感器在發(fā)酵工藝、環(huán)境監(jiān)測、食品工程、臨床醫(yī)學(xué)、軍事及軍事醫(yī)學(xué)等方面得到了深度重

視和廣泛應(yīng)用。隨著社會的進(jìn)一步信息化，生物傳感器必將獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

近年來，受生物科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)發(fā)展的推動，智能生物傳感器技術(shù)飛速發(fā)展。

未來的智能生物傳感器將進(jìn)一步應(yīng)用在醫(yī)療保健、疾病診斷、食品檢測、環(huán)境監(jiān)測、發(fā)酵工

業(yè)等各個領(lǐng)域。

6.什么是生物芯片？

進(jìn)入21世紀(jì)，電子技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合，誕生了生物芯片。生物芯片由研究DNA

分子或蛋白質(zhì)分子的識別技術(shù)開始，已形成獨立學(xué)科，成為生命科學(xué)領(lǐng)域中迅速發(fā)展起來的

一項高新技術(shù)。生物芯片原名稱為“核酸微陣列”，是通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)，在一塊

len?大小的硅片、玻璃片、凝膠或尼龍膜上，構(gòu)建成密集排列的生物分子微陣列。

7.簡述模糊傳感器的概念。

模糊傳感器是在傳統(tǒng)傳感器數(shù)值測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過模糊推理與知識集成，以自然

語言符號的形式來描述輸出結(jié)果的智能傳感器。所以，模糊傳感器具有智能傳感器感知、學(xué)

習(xí)、推理，通信等基本功能，其中學(xué)習(xí)功能是模糊傳感器特殊而重要的功能，例如，檢測天

氣舒適度的模糊傳感器需結(jié)合溫度、濕度、風(fēng)速等氣象要素對人體綜合作用，表征人體在大

氣環(huán)境中舒適程度。

8.簡述多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)有應(yīng)用場合。

多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)包含多傳感器融合和數(shù)據(jù)融合。

多傳感器融合是指多個基本傳感器空間和時間上的復(fù)合設(shè)計和應(yīng)用，常稱多傳感器復(fù)合。

多傳感器融合能在極短時間內(nèi)獲得大量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多路傳感器的資源共享，提高系統(tǒng)的可靠

性和寬容性。

數(shù)據(jù)融合也稱信息融合，是指利用計算機(jī)對獲得的多個信息源信息，在一定準(zhǔn)則下加以

自動分析、綜合，以完成所需的決策和評估任務(wù)而進(jìn)行的信息處理技術(shù)。

數(shù)據(jù)融合已經(jīng)應(yīng)用到智能機(jī)器人、遙感、醫(yī)療等領(lǐng)域，在軍用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)融合已經(jīng)應(yīng)用

到對空防御、電子對抗、指揮系統(tǒng)等。這些是目前數(shù)據(jù)融合應(yīng)用得較為成熟的領(lǐng)域，另外還

有很多其他新的領(lǐng)域均會應(yīng)用到多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)。

9.簡述MEMS傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。

微傳感器具有空間占有率小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、便于集成化和多功能化、可靠性

高、消耗電力小、價格低廉、適于批量化生產(chǎn)等優(yōu)點。因此MEMS傳感器已經(jīng)非常廣泛的

應(yīng)用于航空航天、汽車工程、生物醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域中。MEMS壓力傳感器在汽車上主要用于

測量氣褰壓力、燃油壓力、發(fā)動機(jī)機(jī)油壓力、進(jìn)氣管道壓力及輪胎壓力等。

第11章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.機(jī)器人的技術(shù)主要包括：一傳感技術(shù)—、一智能技術(shù)_、_控制技術(shù)—等。機(jī)器人傳感器

可分為內(nèi)部檢測傳感器和—外部檢測傳感器兩大類。

2.機(jī)器人外界檢測傳感器通常包括—觸覺、_接近覺、_視覺-、

_聽覺、嗅覺和味覺等傳感器。

3.接近覺傳感器主要檢測傳感器與對象物之間的接近程度。

接近覺傳感器有電磁感應(yīng)式、光電式、電容式、一氣壓式、超聲波式、紅外式以及微波式等

多種類型。

4.傳感器作為汽車電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它直接影響汽車的技術(shù)性能的發(fā)揮。汽車傳感器主

要分布在—發(fā)動機(jī)控制一系統(tǒng)、―底盤控制一系統(tǒng)和車身控制一系統(tǒng)中。

5.手機(jī)的攝像頭一般都采用_CMOS_圖像傳感器，目前很多手機(jī)廠商采用—多攝像頭一方

案。

6.中國工業(yè)企業(yè)所關(guān)注的相關(guān)技術(shù)包括工業(yè)軟件、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能、物聯(lián)

網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等。

二、綜合題

1.你怎樣理解機(jī)器人的“大腦”和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自由度？

智能機(jī)器人之所以叫智能機(jī)器人，這是因為它有相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”，即中央處理器。

機(jī)器人的“大腦”叫做中央處理器（CPU）。中央處理器就是一個超大規(guī)模的集成電路，

接收到傳感器傳回來的數(shù)據(jù)后，根據(jù)內(nèi)部預(yù)先設(shè)定好的算法程序解析各個信號所代表的真實

意義。

伺服電機(jī)是機(jī)器人常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，相當(dāng)于人體的肌肉系統(tǒng)，一旦接收到來自“大腳，的

控制信號則完成相應(yīng)的動作。在機(jī)器人系統(tǒng)里，每個伺服電機(jī)都相當(dāng)于一個人體關(guān)節(jié)，比如，

一個機(jī)器人的手臂有7個不同方向的伺服電機(jī)，就代表這個機(jī)械手臂可以向7個不同方向

轉(zhuǎn)動，也可以說成有7個自由度，由此可見一個機(jī)器人自由度越多，就說明這個機(jī)器人得動

作就越靈活。

2.汽車發(fā)動機(jī)中主要有哪些傳感器？

發(fā)動機(jī)用傳感器主要包括空氣流量傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸

位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、進(jìn)氣與冷卻液溫度傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器等

3.簡述汽車電子點火系統(tǒng)的工作原理。

汽車電腦ECU電子點火系統(tǒng)主要包括各種傳感器、ECU和執(zhí)行器（點火器、點火線圈、

火花塞）。

傳感器主要有：曲軸位置傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感滯、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度

傳感器、車速傳感器、爆燃傳感器以及空調(diào)開關(guān)信號等。

汽車電腦（ECU）接收到曲粕位置傳感器發(fā)出的曲軸位置（G）信號，并根據(jù)空氣流量

信號（或進(jìn)氣歧管壓力信號）和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，確定基本點火時刻（基本點火提前角）。

與此同時，ECU接收其他各傳感器發(fā)出的信號，對點火提前角進(jìn)行修正。如發(fā)動機(jī)冷車起

動時，由于發(fā)動機(jī)怠速控制裝置的作用，運轉(zhuǎn)速度較正常怠速時高，應(yīng)增大點火提前角：暖

機(jī)過程中，隨著冷卻液溫度的升高，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低，點火提前角應(yīng)隨之減小。

4.簡述第五代移動通信技術(shù)（5G）的特點。

5G呈現(xiàn)出低時延、高可靠、低功耗的特點，已經(jīng)不再是一個單一的無線接入技術(shù)，而

是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)（4G后向演進(jìn)技術(shù)）集成后的解決方案總稱。

5G將大大增強(qiáng)數(shù)百萬智能手機(jī)用戶的移動體驗。除此之外5G還給我們帶來物聯(lián)網(wǎng)（IOT）

和人工智能（AI）等領(lǐng)域全新的體驗。在基礎(chǔ)級技術(shù)領(lǐng)域，5G將提供比4G更快的數(shù)據(jù)速

度，更高的數(shù)據(jù)容量，更好的覆蓋范圍，更低的延遲或更快的響應(yīng)時間。這些優(yōu)勢的組合將

超越提高智能手機(jī)使用體驗，5G的誕生，將進(jìn)一步改變我們的生活。

5.智能手機(jī)中主要有哪些傳感器？

1.光線傳感器

2.距離傳感器

3.重力傳感器

4.加速度傳感器

5.磁阻傳感器

6.陀螺儀

7.GPS

8.近場通信（NFC）傳感器

9.霍爾感應(yīng)器

10.氣壓傳感器

11.心率傳感器

12.血氧傳感器

13.紫外線傳感器

6.簡述電容指紋傳感器的原理。

電容指紋傳感器原理是：手指構(gòu)成電容的?極，另?極是硅晶片陣列，通過人體帶有的

微電場與電容傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應(yīng)器之間的距離形成電容高低差，

從而描繪山指紋圖像。美國Veridicom公司生產(chǎn)的FPS1OO固態(tài)指紋傳感器是一種直接接觸

的指紋采集器件，它是一種低功耗、低價格、高性能的電容式指紋傳感器。芯片集成有二維

金屬電極陣列傳感器，其中金屬電極是電容的一個極，而接觸的手指作為另一個極，表面鈍

化層是中間的電介質(zhì)。由于手指上紋路及深淺的存在，導(dǎo)致電容陣列的各個電容值的不同，

通過測量并記錄各點傳感單元電容上的電壓值就可以獲得具有灰度級的指紋圖象。

7.簡述陀螺儀工作原理。

原理：角動量守恒，一個正在高速旋轉(zhuǎn)的物體（陀螺），它的旋轉(zhuǎn)軸沒有受到外力影響

時，旋轉(zhuǎn)軸的指向是不會有任何改變的。陀螺儀就是以這個原理作為依據(jù)，用它來保持一定

的方向。三軸陀螺儀可以替代三個單軸陀螺儀，可同時測定6個方向的位置、移動軌跡及加

速度。陀螺儀則可以對轉(zhuǎn)動、偏轉(zhuǎn)的動作做很好的測量。這樣，就可以精確分析判斷出使用

者的實際動作，從而根據(jù)動作對手機(jī)做出相應(yīng)的操作.

8.簡述智能制造的實現(xiàn)需要哪些技術(shù)產(chǎn)品的支持。

智能制造實現(xiàn)需要多個層次上技術(shù)產(chǎn)品支持，主要包括傳感器技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、3D打

印、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、工業(yè)大數(shù)據(jù)、知識工作自動化、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、虛擬現(xiàn)實和人工

智能等，這些技術(shù)產(chǎn)品中會產(chǎn)生無數(shù)的商機(jī)和上市公司。

9.中國工業(yè)企業(yè)智能制造五大部署重點都包括什么內(nèi)容？

中國_L業(yè)企業(yè)智能制造五大部署重點依次為：數(shù)學(xué)化_12廠（63%）、設(shè)備及用戶價值深

挖（62%）、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（48%）、重構(gòu)生態(tài)及商業(yè)模式（36%）以及人工智能（21%）、從相

關(guān)技術(shù)來看，受訪企業(yè)所關(guān)注的相關(guān)技術(shù)包括工業(yè)軟件、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能、

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等。

10.簡述《中國制造2025》提出的實現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)。

《中國制造2025》提出，通過“三布走”實現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年

邁入制造強(qiáng)國行列；第二步，到2035年我國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平；

第三步，到新中國成立一百年時，我國制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實力進(jìn)入世界制造強(qiáng)

國前列。

第12章思考題與習(xí)題

一、填空題

1.物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描

器等信息傳感設(shè)備，采集物品的聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、信息，按約定的協(xié)議，

把—物品—與—互聯(lián)網(wǎng)—連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)對物品和過程的智能

化感知、識別、定位和管理。

2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量—移動—或—靜止—傳感器節(jié)點，通過—無線通信—方式組成的網(wǎng)

絡(luò)。

3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由—傳感器—節(jié)點、匯聚一節(jié)點、―移動通信—或衛(wèi)星通信

網(wǎng)、數(shù)據(jù)管理中心、終端用戶組成。

二、綜合題

1.簡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及組成部分。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNeiwork,WSN)是由大量移動或靜止的傳感器節(jié)點，通

過無線通信方式組成的網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集分布式信息采集、信息傳輸和信息處理技

術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)正是通過遍布在各個角落和物體上的各種不同的傳感器以

及由它們組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來感知物質(zhì)世界。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點、移動通信或衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)管理中心、終

端用戶組成。

2.簡述無線射頻識別裝置的工作原理

裝有天線的RFID閱讀器在工作過程中持續(xù)地發(fā)出一定頻率的射頻信號，當(dāng)裝有電子標(biāo)

簽的物體接近射頻信號所覆蓋的區(qū)域時，根據(jù)查詢信號中的命令要求，將存儲在標(biāo)簽中的數(shù)

據(jù)信息反射回閱讀器。

閱讀器接收到電子標(biāo)簽反射回的信號后，經(jīng)解碼處理即可將電子標(biāo)簽中的識別代碼等信

息分離出來。這些信息被傳送到后臺中央信息系統(tǒng)，后臺系統(tǒng)根據(jù)運算，針對不同的設(shè)定做

出相應(yīng)的處理和控制。

3.簡述網(wǎng)絡(luò)傳感器的概念及發(fā)展趨勢

網(wǎng)絡(luò)傳感器是指在現(xiàn)場級實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議的傳感器，這種傳感器讓現(xiàn)場測控數(shù)據(jù)能

就近登錄網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)所能及的范圍內(nèi)實時發(fā)布和共享。具體地說，網(wǎng)絡(luò)傳感器是采用標(biāo)準(zhǔn)

的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，同時采用模塊化結(jié)構(gòu)將傳感器和網(wǎng)絡(luò)技

術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起的智能傳感器。

網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器使傳感器由單一功能、單一檢測向多功能和多點檢測發(fā)展；從孤立元

件向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；從就地測量向遠(yuǎn)距離實時在線測控發(fā)展。因此，網(wǎng)絡(luò)化智能傳感

器代表了傳感器技術(shù)的發(fā)展方向。

4.智慧校園的核心的特征是什么？

智慧校園指的是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧化的校園學(xué)習(xí)、工作和生活一體化環(huán)境，這個一

體化環(huán)境以各種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)為載體，將教學(xué)、科研、管理和校園生活進(jìn)行充分融合。智慧

校園的核心的特征：

一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺，提供基于角色的個

性化定制服務(wù)；

二是將基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)融入學(xué)校的各個應(yīng)用與服務(wù)領(lǐng)域，實現(xiàn)互聯(lián)和協(xié)作;

三是通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺，為學(xué)校與外部世界提供一個相互交流和相

互感知的接口。

5.舉例說明物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用。

智慧農(nóng)業(yè)

智賽醫(yī)療

智慧校園

智能工廠

供電供水

智慧交通

智慧停車

第13章思考題與習(xí)題

一、填空題

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