用时，三线制接法可以较好地消除引线电阻的影响，提高测量精度。 10.13 热电阻和热敏电阻的电阻—温度特性有什么不同？
答：采用金属材料制作的电阻式温度传感器称为金属热电阻。一般说来，金属的电阻率随文温度的升高而升高，从而使金属的电阻也随温度的升高而升高。因此金属热电阻的温度系数为正。采用半导体材料制成的电阻式温度传感器为半导体热敏电阻。按其电阻—温度特性可分为三类：正温度系数（Positive Temperature Coefficient ，PTC）、负温度系数（Negative Temperature Coefficient，NTC）和临界温度系数（Critical Temperature Resistor，CTR ）。 10.14 简述PN结温度传感器的测温原理。
答：半导体PN结温度传感器是以PN结的温度特性为理论基础。二极管感温元件利用PN结在恒定电流下，其正向电压与温度之间的近似线性关系实现测温的。
10.15 习题图10-1和习题图10-2分别为二极管和晶体管测温电路实例图。说明图中各电位器的作用，并说明应怎样调整。
习题图10-1 二极管测温电路
习题图10-2 三极管测温电路
答：习题图10-1、习题图10-2中的电位器Rp1都用于调零，Rp2都是用于调满度或调灵敏度。调零是当温度为0℃时，调节电位器Rp1使输出电压读数为零。调满度或调灵敏度是当温度为1000℃时，调节电位器
Rp2，使输出电压读数为100℃。
10.16 说明习题图7-3晶体管测量温差电路的工作原理，导出输出电压与温度差的关系式。
习题图10-3 晶体管测量温差电路
答：两只性能相同的晶体管MTS102做测温探头，分别置于两个测温点，两个不同温度所对应的Ube分别经A1、A2缓冲后加到A3进行差分放大，输出电压正比于两点的温度差。100KΩ电位器用于调零，使温差为零时输出为零。
U0?Ube2?Ube1?(U00?CT2)?(U00?CT1)?C(T1?T2)
10.17 什么是集成温度传感器？集成温度传感器按信号输出方式可分为哪几种类型？
答：集成温度传感器是将PN结及辅助电路集成在同一芯片上的新型半导体温度传感器，它的最大优点是直接给出正比于绝对温度的理想的线性输出，而且体积小，成本低廉。集成温度传感器按信号输出方式可分三大类：电流输出型集成温度传感器；电压输出型集成温度传感器；数字输出型集成温度传感器。
电流输出型集成温度传感器是把线性集成电路和与之相容的薄膜工艺元件集成在一块芯片上，再通过激光修版微加工技术，制造出性能优良的测温传感器。这种传感器的输出电流正比于热力学温度，即1μA/K；其次，因其输出恒流，所以传感器具有高输出阻抗，其值可达10MΩ，这为远距离传输测温提供了一种新型器件。电压输出型集成温度传感器是将温度传感器与缓冲放大器集成在同一芯片上制成的测温器件。因器件有放大器，故输出电压高，线性输出为10mV/℃。另外，由于其具有输出阻抗低的特性，故不适合长线传输。这类集成温度传感器特别适合于工业现场测量。数字输出型集成温度传感器是将温度检测和A/D转换等电路集成在同一芯片上，直接输出数字量的测温器件。
10.18 已知一个AD590KH两端集成温度传感器的灵敏度为1μA/oC，并且当温度为25o C时，输出电流为298.2μA。若将该传感器按习题图7-4所示电路接入，当温度分别为-30oC和+120o C时，电压表的读数为多少？
习题图10-4 AD590测温原理简图
答：由题意再由电流行继承温度传感器的输出电流I0?I00?CIt可得到：I00?273.2?A。 所
以
3温度为-30o C
?3和+120o C时
3的电压表读
?3数分别为：
1.5?10??(273.2?30)?10?364.8mV和1.5?10??(273.2?120)?10?589.8mV10.19 简述
DS18B20智能型温度传感器的测温原理。
答：DS18B20测温原理如图习题7-5所示。低温度系数振荡器温度影响小，用于产生固定频率信号f0送计数器1，高温度系数振荡频率fc随温度变化，产生的信号脉冲送计数器2。计器1和温度寄存器被预制在-55℃对应的基数值，计数器1对低温度系数振荡器产生的脉
冲进行减法计数。当计数器1预置到0时温度寄存器加1，计数器1预置重新装入，计数器1重新对低温度系数振荡器计数。如此循环，直到计数器2计数到0时，停止对温度寄存器累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。高温度系数振荡器相当于T/f温度频率转换器，将被测温度T转换成频率信号f，当计数门打开时对温度系数振荡器计数，计数门的开
启时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性予以补偿，测量结果存入温度寄存器中。
习
题图10-5 DS18B20测温原理图
第十五章
1、什么是MEMS传感器？具有哪些优点？
答：利用MEMS加工技术制备的传感
器称为MEMS传感器(或微型传感器)。
优点：(1)可以极大地提高传感器性能。在信号传输前就可放大信号，从而减少干扰和传输噪音，提高信噪比；在芯片上集成反馈线路和补偿线路，可改善输出的线性度和频响特性，降低误差，提高灵敏度。 (2)具有阵列性。可以在一块芯片上集成敏感元件、放大电路和补偿线路。可以把多个相同的敏感元件集成在同一芯片上。
(3)具有良好的兼容性，便于与微电子器件集成与封装。
(4)利用成熟的硅微半导体工艺加工制造，可以批量生产，成本较低。
2、指纹传感器主要包括哪两种？衡量指纹传感器的质量好坏的主要指标是什么？
指纹传感器目前主要分为两类，光学指纹传感器和半导体指纹传感器：
(1) 光学指纹传感器：
光学指纹传感器主要是利用光的折射和反射原理，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。
(2) 半导体指纹传感器：
这类传感器，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，也就完成了指纹的采集。
衡量指纹传感器的质量好坏的主要指标有：
（ 1） 成像质量。成像质量是衡量指纹传感器质量的首要标准。成像质量主要表现为对指纹图像的还原能力，以及去噪能力。
（ 2）手指适应能力。是指纹传感器对不同手指指纹的纹路深浅、干湿以及污渍程度不同的有效兼容性。有时候手指适应能力也被归到成像质量中考虑。
（ 3）采集速度。采集速度表现为从手指放到传感器触面后多长时间内完成一次指纹采集的时间，或者单位时间如 1s 可以采集的次数。
（ 4）电气特性。电气特性是从产品化的角度来看，指纹传感器是否真正可用于某种产品。电气特性主要关注三个参数，工作电压，功耗和防静电能力（ESD）。
（ 5）硬件接口能力。接口能力也是从产品化的角度来衡量的。接口能力直接影响着指纹传感器所获得的指纹图像数据的传送方式，影响着与指纹处理模块之间的通讯方式和通讯速度。
3、智能传感器的概念、主要功能和特点是什么？
智能传感器（intelligent sensor）是具有信息处理功能的传感器。 智能传感器的主要功能是：
(1) 具有自校零、自标定、自校正功能； (2) 具有自动补偿功能；
(3) 能够自动采集数据，并对数据进行预处理； (4) 能够自动进行检验、自选量程、自寻故障；
(5) 具有数据存储、记忆与信息处理功能；
(6) 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能； (7) 具有判断、决策处理功能。 智能传感器的特点是： (1)精度高；
(2)高可靠性与高稳定性； (3)高信噪比与高的分辨力； (4)强的自适应性； (5)低的价格性能比。
4、什么是模糊智能传感器？其基本功能是什么？
答：模糊传感器是一种集定性信息和定量信息表示为一体的新型智能传感器。 基本功能：① 感知功能； ② 学习功能； ③ 推理功能； ④ 通信功能。
5、什么是网络传感器？其特点是什么？
概念：在现场级就实现了网络通信协议的传感器叫做网络传感器，这些网络通信协议包括TCP/IP、UDP、HTTP、SMTP、POP3等协议，这种传感器使得现场测控数据能就近登临网络，在网络所能及的范围内实时发布和共享。 网络传感器的特点：
①嵌入式技术和集成电路技术的引入，使传感器的功耗降低、体积小、抗干扰性和可靠性提高，更能满足工程应用的需要。
②处理器的引入使传感器成为硬件和软件的结合体，能根据输入信号值进行一定程度的判断和决策，实现自校正和自保护功能。
③网络接口技术的应用使传感器能方便地接入网络，为系统的扩充和维护提供了极大的方便。 6、无线传感器的基本组成和其特点是什么？
无线传感器网络由无线传感器节点、网关节点(sink节点)、传输网络和远程监控中心四个基本部分组成。 无线传感器网络具有如下特点：(1)自组织方式的组网；(2)无中心结构；(3)网络有动态拓扑；(4)采用多跳路由进行路由接力传递；(5)WSN的空间位置寻址；(6)高冗余；(7)硬件资源及功能有限；(8)电源续航能力较小。