傳感器與檢測技術(shù)4.10.15答案主編鄧長輝

1、思考題與習(xí)題4.1 什么叫金屬導(dǎo)體應(yīng)變電阻效應(yīng)？電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 答：金屬的應(yīng)變電阻效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體材料在受到外界拉力或壓力作用時，產(chǎn)生機械變形，機械變形導(dǎo)致導(dǎo)體材料的阻值變化，這種因形變而使其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為金屬的應(yīng)變電阻效應(yīng)。電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)由1敏感柵、2導(dǎo)線、3覆蓋層和4基底四個部分組成。敏感柵是應(yīng)變片內(nèi)實現(xiàn)應(yīng)變電阻轉(zhuǎn)換的傳感元件。為保持敏感柵固定的形狀、尺寸和位置，通常用粘結(jié)劑將它固結(jié)在紙質(zhì)或膠質(zhì)的基底上，再在敏感柵上面粘貼一層紙質(zhì)或膠質(zhì)的覆蓋層，起防潮、防蝕、防損等作用。導(dǎo)線即為敏感柵引出線，用以與外接測量電路連接。應(yīng)變片使用時用粘

2、結(jié)劑將基底粘貼到試件表面的被測部位，基底及其粘合層起著把試件應(yīng)變傳遞給敏感柵的作用。為此基底必須很薄，而且還應(yīng)有良好的絕緣、抗潮和耐熱性能。4.2什么是金屬電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)？它與金屬電阻絲的靈敏度系數(shù)有何不同？為什么？答：金屬電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k是指應(yīng)變片的阻值相對變化與試件表面上安裝應(yīng)變片區(qū)域的軸向應(yīng)變之比。而應(yīng)變電阻材料金屬電阻絲的應(yīng)變靈敏系數(shù)k0是指應(yīng)變電阻材料金屬絲的阻值相對變化與應(yīng)變電阻材料金屬絲的的應(yīng)變之比。實驗表明：k小于k0。其原因是：由于基片粘合層傳遞應(yīng)變有損失。存在橫向效應(yīng)的緣故。4.3 電阻應(yīng)變片的靈敏度定義為：K= R/ R，其中R為受到應(yīng)變作用后應(yīng)變片電阻的變

3、化，R為應(yīng)變片初始電阻。一個初始電阻為120的應(yīng)變片，靈敏度為K=2.0，如果將該應(yīng)變片用總阻值為12的導(dǎo)線連接到測量系統(tǒng)，求此時應(yīng)變片的靈敏度。答：由應(yīng)變片靈敏度的定義可知應(yīng)變的表達式為：。當(dāng)用導(dǎo)線將應(yīng)變片連接到測量系統(tǒng)的前后，由于應(yīng)變片的應(yīng)變量相同，故用導(dǎo)線連接后應(yīng)變片的靈敏度變?yōu)椋骸?.4 金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點？答：金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是基于導(dǎo)體材料的“電阻應(yīng)變效應(yīng)”，半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的“壓阻效應(yīng)”。和金屬電阻應(yīng)變片相比，半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度系數(shù)大，橫向效應(yīng)小，機械滯后小，尺寸小等優(yōu)點，但是，半導(dǎo)體應(yīng)變片多數(shù)用薄硅片制成

4、，容易斷裂，其測試時的可測應(yīng)變范圍通常限制在3000左右，而金屬電阻應(yīng)變片的可測應(yīng)變值達40000。另外，半導(dǎo)體應(yīng)變片的溫度穩(wěn)定性差，測量較大應(yīng)變時非線性嚴(yán)重，所以其應(yīng)用仍然受到一定的限制。4.5 有一電阻應(yīng)變片，其靈敏度系數(shù)K=2，R=120，設(shè)工作時其應(yīng)變?yōu)?000（微應(yīng)變），問：（1）R=？；2）將此應(yīng)變片接成習(xí)題圖3-1電路，分別求有應(yīng)變和無應(yīng)變時的電流值。答：（1）R=K×R×1000×10-6 = 0.24。（2）有應(yīng)變時的電流值為：；無應(yīng)變時的電流值為： 習(xí)題圖4-1 應(yīng)變片連接電路4.6 應(yīng)變片稱重傳感器，其彈性體為圓柱體，直徑D=100mm，材料

5、彈性模量E=205×109N/m2，用它稱500kN的物體，若用電阻絲式應(yīng)變片，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2，R=120，問電阻變化多少？ 答：圓柱體橫截面積，根據(jù)材料力學(xué)理論，應(yīng)變?yōu)椋?。所以電阻變化為：?.7 試述金屬應(yīng)變片溫度誤差的概念、產(chǎn)生原因和補償辦法。答：應(yīng)變片安裝在自由膨脹的試件上，在沒有外力作用時，由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變從而使應(yīng)變片的電阻也會變化，這種變化給測量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片的溫度誤差。應(yīng)變片的溫度誤差主要來源有兩個：一個原因是應(yīng)變片本身電阻溫度系數(shù)的影響；另一個原因是電阻絲材料與試件材料的線膨脹系數(shù)隨溫度變化的影響。溫度補償方法可采用電橋線路補償法和應(yīng)變片

6、自補償法兩種補償方法。4.8什么是直流電橋？若按橋臂工作方式不同，可分為哪幾種？ 答：直流電橋是用直流電源供電的電橋，只能接入電阻元件。直流電橋按橋臂工作方式可分為：單臂工作電橋、雙臂工作電橋（差動電橋）和差動全橋電路三種。4.9 擬在等截面的懸臂梁上粘貼4個完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動全橋電路，試問： （1）4個應(yīng)變片應(yīng)怎樣粘貼在懸臂梁上？（2）畫出相應(yīng)的電橋電路圖。答：（1）4個應(yīng)變片的粘貼方法是：使要變化性質(zhì)相同的電阻應(yīng)變片應(yīng)粘貼在懸臂梁的相同側(cè)。 （2）相應(yīng)的電橋電路圖如圖示。圖中使要變化性質(zhì)相同的電阻應(yīng)變片連接在相鄰橋臂上。4.10習(xí)題圖4-2所示為一直流應(yīng)變電橋。圖中U=4V，R1

7、=R2=R3=R4=120，試求： （1）R1為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)R1的增量為R1=1.2時，電橋輸出電壓UO為多少？ （2）R1和R2都是應(yīng)變片，且批號相同，感受應(yīng)變的極性相反，且， 習(xí)題圖4-2 直流應(yīng)變電橋電路其余為外接電阻電橋輸出電壓UO為多少？ 答：（1）等臂電橋R1=1.2時，輸出電壓UO=；（2）此為差動輸入方式，輸出電壓UO=；4.11在使用金屬電阻應(yīng)變片半橋雙臂工作電橋時，有人發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋的雙臂上各并聯(lián)一片電阻應(yīng)變片以提高靈敏度，如圖習(xí)題圖4-3所示。計算時假設(shè)，試問是否可提高靈敏度？為什么？答： 靈敏度不變，因為在工作電橋半橋雙臂上并聯(lián)一片

8、電阻應(yīng)變片，靈敏度與原來相等，所以沒有提高靈敏度。靈敏度如下：習(xí)題圖4-3 半橋雙臂電橋4.12習(xí)題圖4-4所示為等強度梁測力系統(tǒng)，R1為電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.05，未受應(yīng)變時，R1=120。當(dāng)試件受力F時，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變=8×10-3，求： （1）應(yīng)變片電阻變化量R1和電阻相對變化量R1/R1。 （2）將電阻應(yīng)變片R1置于單臂測量電橋，電橋電源 習(xí)題圖4-4 等強度梁測力系統(tǒng)電壓為電流3V，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。 （3）若要減小非線性誤差，應(yīng)采取何種措施？并分析系統(tǒng)電橋輸出電壓及非線性誤差大小。答：(1)（2）電橋理想輸出電壓：電橋?qū)嶋H輸出電壓：則電橋的非線性誤差

9、：（3）可以采用半橋差動輸入方式或全橋輸入方式。差動輸入系統(tǒng)輸出電壓為單臂輸入方式的輸出電壓的2倍，而且可以消除非線性誤差。全橋輸入方式輸出電壓為單臂輸入方式的輸出電壓的4倍，而且可以完全消除非線性誤差。同時它們都可以起到溫度補償?shù)淖饔谩?.13習(xí)題圖3-5為自補償式半導(dǎo)體應(yīng)變片，R1為正壓阻系數(shù)電阻，R2為負(fù)壓阻系數(shù)電阻，不受應(yīng)變時 R1= R2。假設(shè)R1和 R2溫度系數(shù)相同，現(xiàn)將其接入直流電橋電路中，要求橋路輸出有最高電壓靈敏度，并能補償環(huán)境溫度的影響。試畫出測量橋路原理圖，并解釋滿足上述要求的理由。 習(xí)題圖4-5 自補償式半導(dǎo)體應(yīng)變片答：測量橋路原理圖如習(xí)題圖4-4答所示。因為R1為正壓

10、阻系數(shù)電阻，R2為負(fù)壓阻系數(shù)電阻，所以將其接入電橋的相鄰兩臂。當(dāng)被測量使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)力時，一個電阻增加，另一個電阻減小，引起橋路的不平衡輸出最大。當(dāng)環(huán)境溫度改變時，R1、 R2也將改變，當(dāng)是因環(huán)境溫度溫度改變而引起的兩個電阻的改變量大小相等、符號相同，橋路不會產(chǎn)生不平衡輸出。 習(xí)題圖4-4答 測量橋路4.14 習(xí)題圖4-6所示為金屬應(yīng)變片全橋性能實驗電路原理圖，圖中R1、R2 、R3 、R4為完全相同的電阻應(yīng)變片。（1）說明組成全橋時四個電阻應(yīng)變片應(yīng)如何連接，如果不考慮應(yīng)變片的受力方向?qū)嶒灲Y(jié)果會怎樣？（2）說明圖中三個電位器 RW1、RW2和RW3的作用。 習(xí)題圖4-6 4.14題圖答：（1）

11、R1、R2 、R3 、R4組成全橋時，四個電阻應(yīng)變片將受力相同的應(yīng)變片放在相對的橋臂上。如果不考慮應(yīng)變片的受力方向?qū)菇Y(jié)果輸出電壓幾乎不隨應(yīng)力變化。（2）三個電位器的作用：RW1用于電橋條平衡，RW2用于儀表放大器調(diào)增益， RW32用于輸出電壓的電路調(diào)零。思考題與習(xí)題10.1 在國際溫標(biāo)ITS-90中對溫度范圍作了怎樣的規(guī)定？在每個溫度范圍里各規(guī)定了用什么溫度儀表和測溫方法來確定溫度？答：在國際溫標(biāo)ITS-90中，對溫度范圍作了規(guī)定：把整個溫標(biāo)分成4個溫區(qū)，各個溫區(qū)的范圍、使用的標(biāo)準(zhǔn)測溫儀器分別為：a) 0.655.0K，用3He或4He蒸氣壓溫度計；b) 3.024.5561K，用3He或

12、4He定容氣體溫度計；c) 13.803K961.78，用鉑電阻溫度計；d) 961.78以上，用光學(xué)或光電高溫計；10.2 接觸法測溫和非接觸法測溫各有什么特點？答：接觸式的測溫方法是基于物體的熱交換現(xiàn)象，接觸式測溫時，溫度敏感元件與被測對象接觸，經(jīng)過換熱后兩者溫度相等。接觸式測溫的優(yōu)點是簡單、可靠、測量精度高，缺點是測溫時有較大的滯后（因為要進行充分的熱交換），對運動物體的測溫較困難，測溫器易影響被測對象的溫度場分布，測溫上限受到測溫器材料性質(zhì)的限制，故所測溫度不能太高。非接觸測溫時，溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是通過輻射能量進行交換，由輻射能的大小來推算被測物體的溫度。這種方法的優(yōu)點

13、是測溫范圍廣（理論上講沒有上限限制），測溫過程不破壞原溫度場，測溫響應(yīng)速度快，缺點是所測溫度受物體輻射率的影響，此外測量距離和中間介質(zhì)對測量結(jié)果也有影響。10.3 什么叫熱電效應(yīng)？熱電勢由哪幾部分組成的？熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件是什么？答：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B組成一個閉合回路。當(dāng)兩接點溫度T和T0不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢，該現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。熱電動勢是由接觸電勢（珀爾帖電勢）和溫差電勢（湯姆遜電勢）組成的。熱電偶必須用不同材料做電極，在T、T0兩端必須有溫度梯度，這是熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件。10.4 說明熱電偶測溫的原理。答：熱電偶是利用熱電效應(yīng)制

14、成的溫度傳感器。兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B組成一個閉合回路。當(dāng)兩接點溫度T和T0不同時，則在該回路中就會產(chǎn)生電動勢，該現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)（塞貝殼效應(yīng)）。利用這種效應(yīng)，只要知道一端接點溫度，就可以測出另一端接點的溫度。把兩個接點分別置于不同溫度的熱源中，則回路內(nèi)將產(chǎn)生熱電勢，由于熱電偶的熱電勢EAB（T, T0）是T、T0兩個結(jié)點溫度的函數(shù)，因此固定參考端（冷端）的溫度，就能確定熱電勢與被測溫度T的對應(yīng)關(guān)系。10.5 簡述熱電偶的幾個基本定律，并分別說明它們的實用價值。答：（1）均勻?qū)w定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成的閉合回路，不論其截面、長度如何以及各處的溫度如何分布，都不會產(chǎn)生熱電

15、勢的。（2）中間導(dǎo)體定律：在熱電偶測溫回路內(nèi)接入與A、B電極不同的第三種導(dǎo)體C時，只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則熱電偶回路的總熱電勢不受第三種導(dǎo)體接入的影響。這就是熱電偶的中間導(dǎo)體定律。（3）中間溫度定律：在熱電偶回路中如果A、B分別連接導(dǎo)線a、b，其接點溫度分別為、和、，則回路的總電勢等于熱電偶熱電勢與連接導(dǎo)線的熱電勢的代數(shù)和。（4）標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體（電極）定律： 三組導(dǎo)體分別組成熱電偶，A、B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢等于A、C組成的熱電偶和C、B組成的熱電偶的熱電勢之和。10.6 為什么熱電偶的參比端在實際應(yīng)用中很重要？參比端的溫度處理有哪些方法？答：熱電偶的熱電勢大小不僅與工作端（熱端

16、）溫度的有關(guān)，而且與冷端溫度有關(guān)，是工作端（熱端）溫度T和冷端溫度T0的函數(shù)。為了保證熱電偶的熱電勢是工作端溫度的單值函數(shù)，就必須使冷端溫度保持恒定，而且使用的分度表中的熱電勢都是在冷端溫度為0時給出。因此當(dāng)熱電偶冷端處在溫度波動較大時，必須使用補償導(dǎo)線將冷端延長到一個溫度穩(wěn)定的地方，再考慮將冷端處理為0。這樣不僅使得熱電偶的熱電勢與工作端溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，而且也便于查閱熱電偶的分度表，所以在實際運用中，要對冷端溫度采取穩(wěn)定措施或補償措施。參比端的溫度處理有以下方法：（1）冰點恒溫法；（2）冷端溫度計算修正法；（3）冷端的延伸（補償導(dǎo)線法）；（4）冷端溫度波動的自動補償。10.7 已知在其

17、特定條件下材料A與鉑配對的熱電勢，材料B與鉑配對的熱電勢，試求出此條件下材料A與材料B配對后的熱電勢。答：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體（電極）定律： 三組導(dǎo)體分別組成熱電偶，A、B兩種導(dǎo)體組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢等于A、C組成的熱電偶和C、B組成的熱電偶的熱電勢之和。有：材料A與材料B配對后的熱電勢=13.967mV+(-8.345mV)=5.622 mV。10.8 用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為30，用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為38.5mV，求被測點的溫度t。答：查K型分度表。根據(jù)中間溫度定律：，反查K型分度表的t=960。10.9 某熱電偶靈敏度為0.04V/，把它放在溫度為120

18、0處的溫度場中，若指示表（冷端）處溫度為50，試求熱電偶電勢的大小。答：方法一：根據(jù)題意有，S=0.08mV/，所以有t-50=60mV/(0.08mV/)=750。t=750+50=800方法一：根據(jù)中間溫度定律所以，t=64mV/(0.08mV/)= 800。10.10 簡述電阻式溫度傳感器的概念及分類。答：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化而變化的特性制成的傳感器稱為電阻溫度傳感器。按采用的電阻材料可分為金屬熱電阻（簡稱熱電阻）和半導(dǎo)體熱敏電阻（簡稱熱敏電阻）兩大類。金屬熱電阻主要有鉑電阻和銅電阻。另外隨著低溫和超低溫測量技術(shù)的發(fā)展，已開始采用銦、錳、鎳、銠、鐵等材料。根據(jù)熱敏電阻隨溫

19、度變化的特性不同，熱敏電阻基本可分為正溫度系數(shù)（Positive Temperature Coefficient ，PTC）、負(fù)溫度系數(shù)（Negative Temperature Coefficient，NTC）和臨界溫度系數(shù)（Critical Temperature Resistor，CTR ）3種類型。10.11 比較熱電偶與熱電阻測溫有什么不同？答：熱電偶是利用熱電效應(yīng)的原理，即兩種不同導(dǎo)體連接成閉合回路，接點分置于不同溫度下，回路中就會產(chǎn)生熱電動勢；熱電阻測溫是基于熱電阻效應(yīng)的原理，即材料的電阻率雖溫度的變化而變化，通過測量電阻值的變化來得到溫度。10.12 什么是電阻式溫度計的三線制

20、連接？有何優(yōu)點？答：電阻式溫度計的三線制接法，就是從現(xiàn)場的金屬熱電阻兩端引出三根材質(zhì)、長短、粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，其中兩根導(dǎo)線被接入相鄰兩對抗橋臂中，另一根與測量橋路電源負(fù)極相連。當(dāng)熱電阻和電橋配合使用時，三線制接法可以較好地消除引線電阻的影響，提高測量精度。10.13 熱電阻和熱敏電阻的電阻溫度特性有什么不同？答：采用金屬材料制作的電阻式溫度傳感器稱為金屬熱電阻。一般說來，金屬的電阻率隨文溫度的升高而升高，從而使金屬的電阻也隨溫度的升高而升高。因此金屬熱電阻的溫度系數(shù)為正。采用半導(dǎo)體材料制成的電阻式溫度傳感器為半導(dǎo)體熱敏電阻。按其電阻溫度特性可分為三類：正溫度系數(shù)（Positive Temp

21、erature Coefficient ，PTC）、負(fù)溫度系數(shù)（Negative Temperature Coefficient，NTC）和臨界溫度系數(shù)（Critical Temperature Resistor，CTR ）。10.14 簡述PN結(jié)溫度傳感器的測溫原理。答：半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器是以PN結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)。二極管感溫元件利用PN結(jié)在恒定電流下，其正向電壓與溫度之間的近似線性關(guān)系實現(xiàn)測溫的。10.15 習(xí)題圖10-1和習(xí)題圖10-2分別為二極管和晶體管測溫電路實例圖。說明圖中各電位器的作用，并說明應(yīng)怎樣調(diào)整。習(xí)題圖10-1 二極管測溫電路習(xí)題圖10-2 三極管測溫電路答：習(xí)題

22、圖10-1、習(xí)題圖10-2中的電位器都用于調(diào)零，都是用于調(diào)滿度或調(diào)靈敏度。調(diào)零是當(dāng)溫度為0時，調(diào)節(jié)電位器使輸出電壓讀數(shù)為零。調(diào)滿度或調(diào)靈敏度是當(dāng)溫度為1000時，調(diào)節(jié)電位器，使輸出電壓讀數(shù)為100。10.16 說明習(xí)題圖7-3晶體管測量溫差電路的工作原理，導(dǎo)出輸出電壓與溫度差的關(guān)系式。習(xí)題圖10-3 晶體管測量溫差電路答：兩只性能相同的晶體管MTS102做測溫探頭，分別置于兩個測溫點，兩個不同溫度所對應(yīng)的分別經(jīng)緩沖后加到進行差分放大，輸出電壓正比于兩點的溫度差。100K電位器用于調(diào)零，使溫差為零時輸出為零。 10.17 什么是集成溫度傳感器？集成溫度傳感器按信號輸出方式可分為哪幾種類型？答：集

23、成溫度傳感器是將PN結(jié)及輔助電路集成在同一芯片上的新型半導(dǎo)體溫度傳感器，它的最大優(yōu)點是直接給出正比于絕對溫度的理想的線性輸出，而且體積小，成本低廉。集成溫度傳感器按信號輸出方式可分三大類：電流輸出型集成溫度傳感器；電壓輸出型集成溫度傳感器；數(shù)字輸出型集成溫度傳感器。電流輸出型集成溫度傳感器是把線性集成電路和與之相容的薄膜工藝元件集成在一塊芯片上，再通過激光修版微加工技術(shù)，制造出性能優(yōu)良的測溫傳感器。這種傳感器的輸出電流正比于熱力學(xué)溫度，即1A/K；其次，因其輸出恒流，所以傳感器具有高輸出阻抗，其值可達10M，這為遠(yuǎn)距離傳輸測溫提供了一種新型器件。電壓輸出型集成溫度傳感器是將溫度傳感器與緩沖放大

24、器集成在同一芯片上制成的測溫器件。因器件有放大器，故輸出電壓高，線性輸出為10mV/。另外，由于其具有輸出阻抗低的特性，故不適合長線傳輸。這類集成溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場測量。數(shù)字輸出型集成溫度傳感器是將溫度檢測和A/D轉(zhuǎn)換等電路集成在同一芯片上，直接輸出數(shù)字量的測溫器件。10.18 已知一個AD590KH兩端集成溫度傳感器的靈敏度為1A/ºC，并且當(dāng)溫度為25º C時，輸出電流為298.2A。若將該傳感器按習(xí)題圖7-4所示電路接入，當(dāng)溫度分別為-30ºC和+120º C時，電壓表的讀數(shù)為多少？ 習(xí)題圖10-4 AD590測溫原理簡圖答：由題意再由電

25、流行繼承溫度傳感器的輸出電流可得到：。所以溫度為-30º C和+120º C時的電壓表讀數(shù)分別為：10.19 簡述DS18B20智能型溫度傳感器的測溫原理。答：DS18B20測溫原理如圖習(xí)題7-5所示。低溫度系數(shù)振蕩器溫度影響小，用于產(chǎn)生固定頻率信號送計數(shù)器1，高溫度系數(shù)振蕩頻率隨溫度變化，產(chǎn)生的信號脈沖送計數(shù)器2。計器1和溫度寄存器被預(yù)制在-55對應(yīng)的基數(shù)值，計數(shù)器1對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖進行減法計數(shù)。當(dāng)計數(shù)器1預(yù)置到0時溫度寄存器加1，計數(shù)器1預(yù)置重新裝入，計數(shù)器1重新對低溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)。如此循環(huán)，直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止對溫度寄存器累加，此時溫度寄存器中

26、的數(shù)值即為所測溫度。高溫度系數(shù)振蕩器相當(dāng)于T/f溫度頻率轉(zhuǎn)換器，將被測溫度T轉(zhuǎn)換成頻率信號f，當(dāng)計數(shù)門打開時對溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)，計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對頻率的非線性予以補償，測量結(jié)果存入溫度寄存器中。習(xí)題圖10-5 DS18B20測溫原理圖第十五章1、什么是MEMS傳感器？具有哪些優(yōu)點？答：利用MEMS加工技術(shù)制備的傳感器稱為MEMS傳感器(或微型傳感器)。優(yōu)點：(1)可以極大地提高傳感器性能。在信號傳輸前就可放大信號，從而減少干擾和傳輸噪音，提高信噪比；在芯片上集成反饋線路和補償線路，可改善輸出的線性度和頻響特性，降低誤差，提高靈敏度。(2)具有

27、陣列性?？梢栽谝粔K芯片上集成敏感元件、放大電路和補償線路。可以把多個相同的敏感元件集成在同一芯片上。(3)具有良好的兼容性，便于與微電子器件集成與封裝。(4)利用成熟的硅微半導(dǎo)體工藝加工制造，可以批量生產(chǎn)，成本較低。2、指紋傳感器主要包括哪兩種？衡量指紋傳感器的質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)是什么？指紋傳感器目前主要分為兩類，光學(xué)指紋傳感器和半導(dǎo)體指紋傳感器：(1) 光學(xué)指紋傳感器：光學(xué)指紋傳感器主要是利用光的折射和反射原理，光從底部射向三棱鏡，并經(jīng)棱鏡射出，射出的光線在手指表面指紋凹凸不平的線紋上折射的角度及反射回去的光線明暗就會不一樣。(2) 半導(dǎo)體指紋傳感器：這類傳感器，在一塊集成有成千上萬半導(dǎo)體器

28、件的“平板”上，手指貼在其上與其構(gòu)成了電容（電感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸點處和凹點處接觸平板的實際距離大小就不一樣，形成的電容/電感數(shù)值也就不一樣，設(shè)備根據(jù)這個原理將采集到的不同的數(shù)值匯總，也就完成了指紋的采集。衡量指紋傳感器的質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)有：（ 1） 成像質(zhì)量。成像質(zhì)量是衡量指紋傳感器質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)。成像質(zhì)量主要表現(xiàn)為對指紋圖像的還原能力，以及去噪能力。（ 2）手指適應(yīng)能力。是指紋傳感器對不同手指指紋的紋路深淺、干濕以及污漬程度不同的有效兼容性。有時候手指適應(yīng)能力也被歸到成像質(zhì)量中考慮。（ 3）采集速度。采集速度表現(xiàn)為從手指放到傳感器觸面后多長時間內(nèi)完成一次指紋采集的時間，或者單位時間如 1s 可以采集的次數(shù)。（ 4）電氣特性。電氣特性是從產(chǎn)品化的角度來看，指紋傳感器是否真正可用于某種產(chǎn)品。電氣特性主要關(guān)