现代传感与检测技术知识点整理

1、1. transducer / sensor 区别答：国家标准 GB7665-87 对传感器 sensor 定义：“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” 。“从一个系统接受功率， 通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件” 。根据这个定义，传感器的作用是将一 种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器Transducer”来称谓“传感器Sensor”2. 误差公理答：测量结果与被测量真值之差就是测量误差。 测量误差的存在是不可避免的， 也就是说“一 切测量都有误差，误差自始至终存在于所有科学试验的过程中” ，这就是误差公

2、理。3. 化学传感器答：是一门由材料科学、超分子化学 （分子识别 ）、光电子学、微电子学和信号处理技术等多 种学科相互渗透成长起来的高新技术。具有选择性好、 灵敏度高、分析速度快、 成本低、能在复杂的体系中进行在线连续监测 的特点；可以高度自动化、微型化与集成化， 减少对使用者环境和技术的要求，适合野外现 场分析的需求；在生物、医学、环境监测、食品、医药及国家安全等利用有着重要的应用价 值！4. 光纤传感器答：是将来自光源的光经过光纤送入调制器， 使待测参数与进入调制区的光相互作用后， 导 致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化，成为被调制的信 号光，在经过光纤送入光

3、探测器，经解调后，获得被测参数。5. 光电效应答：用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串能量为 hf 的光子的轰击，组成这物体的 材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。外光电效应： 在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应。 基于外光 电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光电摄像管等。6. 微流控芯片答：微流控分析芯片通过微机电加工技术把整个实验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、 反应、 分离、检测等集成在几平方厘米的微流控芯片上，且可多次使用，因而极大地减少了样品和分析试剂的用量，降低了分析的成本，加快了分析的速度，具有广泛的适用性 。微流控分析芯片目

4、的是通过化学分析设备的微型化与集成化， 最大限度地把分析实验室 的功能转移到便携的芯片中。7. 热释电传感器答：热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938 年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代才又 兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。 热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、 红 外遥感以及热辐射探测器。 除了在楼道自动开关、 防盗报警上得到应用外， 在更多的领域得 到应用。比如： 在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机； 电视机能判断无人观看或观众 已经睡觉后自动关机的电路； 开启监视器或自动门铃上的应用； 摄影机或

5、数码照相机自动记 录动物或人的活动等等热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜， 每一透镜单 元都只有一个不大的视场角， 当人体在透镜的监视视野范围中运动时， 顺次地进入第一、 第 二单元透镜的视场，晶片上的两个反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲信号。当然， 如果人体静止不动地站在热释电元件前面，它是“视而不见”的。8. 红外烟雾报警器 答：无烟雾时，光敏元件接收到 LED发射的恒定红外光。 而在火灾发生时， 烟雾进入检测室， 遮挡了部分红外光，使光敏三极管的输出信号减弱，经阀值判断电路后，发出报警信号。无线火灾烟雾传感器可以固定在墙体或者天花板上。 它内部使用一节

6、 9 伏层叠电池供电， 工作在警戒状态时， 工作电流仅为 15微安，报警发射时工作电流为 20 毫安。当探测到初期 明火或者烟雾达到一定浓度时，传感器的报警蜂鸣器立即发出 90 分贝的连续报警，工作指 示灯快速连续闪烁， 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。 无线发射器的报警距离在空旷地可以达到200 米，在有阻挡的普通家庭环境中可以达到 20 米。9. 压电效应答：所谓压电效应， 即是当晶体受到机械作用时， 将产生与压力成正比的电场的现象。 具有 压电效应的晶体，在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出机械波（声波） ，即可 把电信号转为声信号。由于

7、这种声波只在晶体表面传播，故称为声表面波。10. 纳米材料 四大效应 特点答：纳米材料：在纳米量级 （1100nm） 内调控物质结构制成的具有特异性能的新材料四大特点 : 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大四大效应 : 小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应11. 生物医学传感器（被检测量）答：生物医学信号检测是对生物体中包含生命现象、 状态、 性质、 变量和成份等信息的信号 进行检测和量化的技术。生物医学传感器是获取各种生物信息并将其转换成易于测量和处理的信号 （一般为电信 号）的器件，是生物医学信号检测的关键技术。生物医学传感器按被检测量划分为物理传感器、化学传感器

8、和生物传感器三类。 物理传感器用于血压、体温、心音、脉搏、呼吸、血流、血液粘度等生理量的测量； 化学传感器用于体液（血液、尿液、脑脊液等）中的Ca、K、Na、Mg、Li、Cl、pH 等的测量；生物传感器用于酶、抗原、抗体、受体、激素、神经递质、DNA与 RNA的检测。12. 物位测量及仪表答：物位检测是对设备和容器中物料储量多少的度量。 物位检测为保证生产过程的正常运行， 如调节物料平衡、掌握物料消耗数量、确定产品产量等提供可靠依据。在现代工业生产自 动化过程监测中物位检测占有重要的地位。物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制的仪表，称物位检测仪物位测量仪表的种类很多， 而且

9、还在不断发展。 按其工作原理可归纳为以下几种： 直读 式物位测量仪表、浮力式物位测量仪表、 静压式物位测量仪表、电磁式物位测量仪表、 电容 式物位测量仪表、超声波式物位测量仪表、核辐射式物位测量仪表等。此外，还有声学式、 称重式、重锤式、旋翼式等。13. 生物传感器（生物元件、换能器、检测方式） 答：生物传感器是目前分析化学中最活跃的研究领域之一， 按照识别元件的不同， 可分为酶 传感器、微生物传感器、免疫传感器、基因传感器等。14. MEMS 特点答：微机电系统（ MEMS）是指用微机械加工技术制作的包括微传感器、微致动器、微能源 等微机械基本部分以及高性能的电子集成线路组成的微机电器件与装

10、置。MEMS 中的核心元件一般包含两类：一个传感或致动元件和一个信号传输单元。 主要特点：1 器件微型化、集成化、尺寸达到微米数量级2 功能多样化、智能化3 功能特殊性4 能耗低、灵敏度高、工作效率高15. 离体测量、在体测量、有创测量、无创测量 答：离体测量：对离体的体液、尿、血、活体组织和病理标本之类的生物样品进行的测量。离体测量的特点： 离体测量检测条件稳定性和准确度高， 已广泛用于病理检查和生化分 析中。在体测量： 在人体和实验动物活体的原位对机体的结构与功能状态进行的测量。按照测量系统是否侵入机体内部，在体测量又可分为无创测量和有创测量两类。无创测量 :在体表测量，又称非侵入式测量，

11、通常采用间接测量方法无创测量特点： 不会造成机体的创伤， 易被受试者接受， 但大部分方法的准确度和稳定 性较差。有创测量 :在体内测量， 又称侵入式测量， 通常采用直接测量的方法 .由于探测部分侵入 机体，对机体会造成一定程度的创伤，给患者带来一定的痛苦，但其原理明确、方法可靠、 测量数据精确，因此也可用于手术过程及术后的监测，以及作为无创测量方法的对照评估。16. 热双金属式光纤温度开关 答：当温度升高时， 双金属片的变形量增大， 带动遮光板在垂直方向产生位移从而使输出光强发生变化。1 遮光板； 2 双金属片17. 红外测温，被动、主动（此题答案不是老师课件上的，不一定正确）答：主动式 :有

12、发射红外线的器件 ,然后接收端对接收的信号进行电压处理,比较得出温度结果.被动式 :用聚焦镜把想测的一个小范围的红外信号进行图象处理（就是把图形变成红外图形 ）根据图形的红外色温来进行计算吧 .18. 接触式测温与非接触测温，区别、优点、缺点、例子 答：根据感温元件与被测物质是否接触，将温度检测仪表分为接触式和非接触式两大类。1）接触式测温的方法就是使温度敏感元件与被测对象相接触，使其进行充分的热交换，当热交换平衡时，温度敏感元件与被测对象的温度相等；常用的接触式测温仪表： 有将温度转化为非电量的热膨胀式； 将温度转化为电量的热电偶、热电阻和热敏电阻等。 优点：结构简单、工作可靠、测量精度高、稳定性好、价格低； 缺点：有较大的滞后现象（测温时由于要进行充分的热交换） ，不方便对运动物体进行 温度测量，被测对象的温场易受传感器的影响，感温元件材料的性质决定测温范围等。2）非接触式测温的方法 :利用被测对象的热辐射能量随其温度的变化而变化的原理，通过测量一定距离处被测物体发出的热辐射强度来确定被测对象的温度。主要应用于：冶金、 铸造、 热处理以及玻璃、陶瓷和耐火材料等工业生产过程中的高温 检测。常见的传感器有 :光学高温计、辐射温度计、光纤温度传感器、红外温度传感器等。优点 :不存在测量滞后和温度范围的限制，可测高温、腐蚀、有毒、运动物体及固体、 液