(完整版)现代传感技术与系统课后答案
现代传感技术与系统课后答案第1章绪论1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？国家标准（GB7665-87）传感器的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？共有10种分类形式。
根据传感器的工作机理：基于物理效应、基于化学效应、基于生物效应；传感器的构成原理：结构型与物性型；能量转换情况：能量转换型和能量控制型；根据传感器的工作原理分类：可分为电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式、气电式、应变式等；根据传感器使用的敏感材料分类：可分为半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等；根据传感器输出信号为模拟信号或数字信号：可分为模拟量传感器和数字量（开关量）传感器；根据传感器使用电源与否：可分为有源传感器和无源传感器；根据传感器与被测对象的空间关系：可分为接触式传感器和非接触式传感器；根据与某种高新技术结合而得名的传感器：如集成传感器、智能传感器、机器人传感器、仿生传感器等；根据输入信息分类：可分为位移、速度、加速度、流速、力、压力、振动、温度、湿度、粘度、浓度等。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
结构型：利用物理学中场的定律构成的，特点是其工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。
其基本特征是以其结构的部分变化或变化后引起场的变化来反映被测量（力、位移等）的变化。
如电容传感器利用静电场定律研制的结构型传感器。
物性型：利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。
物质定律是表示物质某种客观性质的法则。
这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。
这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。
因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。
如，光电管利用了外光电效应，压敏传感器是利用半导体的压阻效应。
4.传感器与传感技术概念有什么不同？答：传感器是获取信息的工具。
传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。
5.什么叫传感技术？传感技术的特点是什么？答：传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制（建）造、测试、应用及评价改进等活动。
特点：传感技术涉及传感（检测）原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术；传感技术的含义比传感器更为广泛，它是敏感功能材料科学、传感器技术、微细加工技术等多学科技术互相交叉渗透而形成的一门新技术学科—传感器工程学；传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术之一。
6.什么是信息？信息的基本特征是什么？“信息是物质存在的一种方式、形态或运动状态，也是事物的一种普遍属性，一般指数据、消息中所包含的意义，可以使消息中所描述事件的不定性减少。
”9可①普遍性；②客观性；③依附性；④时效性（动态性）；⑤可识别；⑥可转换；⑦可传输；⑧可存储；○共享性、永不枯竭性。
7.什么是信息技术？什么是3C技术？信息技术是研究信息的获取、传输和处理的技术，是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术，是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。
“3C”技术——Collection Communication Computer)，指信息的收集、通信和计算机技术。
8.信息技术包括哪些方面？答：感测与识别技术；信息传递技术；信息处理与再生技术。
9.传感器与信息有什么关系？答：信息的感测，识别，传递等都需要传感器来实现。
10.物质、能量和信息三者之间的关系是什么？答：物质、能量和信息，作为物质世界的三种资源，具有三位一体相辅相成的关系；信息是客观事物和主观认识相结合的产物，没有信息，物质和能量便无从认识；信息是由能量或物质形态表示的；信息是载荷于能量流传输的；信息在传输过程中需要消耗能量，维持信息传输必须供给能量；信息传输的方向与携带信息的能量流方向是一致的；测量过程中，被测对象应具有足够的负熵才能保证有效测量。
11.简述传感技术在现代科学技术、国民经济和社会生活中的地位与作用。
答：感受外界信息的电五官信息技术的源头；获取人类感官无法获得的大量信息；工业生产的‘倍增器’，科学研究的‘先官’，军事上的‘战斗力’，国民活动中的‘物化法官’，应用无处不在；没有传感器就没有现代科学技术；发展现代传感技术己成为国家的一项战略措施。
12.现代传感器研发呈现的特点是什么？答：1）新技术普遍应用，目前普遍采用电子设计自动化（ＥＤＡ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）、计算机辅助测试（ＣＡＴ）、数字信号处理（ＤＳＰ）、专用集成电路（ＡＳＩＣ）及表面贴装技术（ＳＭＴ）等技术。
2）功能日渐完善，随着集成微光、机、电系统技术的迅速发展以及光导、光纤、超导、纳米技术、智能材料等新技术的应用，进一步实现信息的采集与传输、处理集成化、智能化，更多的新型传感器将具有自检自校、量程转换、定标和数据处理等功能，传感器功能得到进一步增强和完善，性能进一步提高，更加灵敏、可靠。
3）新型传感器开发加快；新型传感器，大致应包括：①采用新原理；②填补传感器空白；③仿生传感器；④新材料开发催生的新材料传感器等诸方面。
它们之间是互相联系的。
13.我国传感器产业发展现状及与国外的差距是什么？如何发展我国的传感器产业？答:现状:缺少具有自主知识产权的创新性成果，科研成果向产业转化速度慢，取得显著社会经济效益的项目少；缺乏大规模生产的企业，高档产品种类少，市场满足率低；生产工艺装备离国际水平有较大差距；整体还处于跟踪状态。
差距:器件品种少，高端产品主要依赖进口；自动化、智能化水平较低；模块化、标准化、集成化程度较低；稳定性较差、可靠性较低；信号检测精度较低；性能价格比低，市场竞争力较弱。
集中具有强实力的企业，开拓市场，真正形成一定的规模。
增加高水平传感器的生产。
增强传感研究方面科研投资力度，增加先进的科研设备，提高科研成果的转化效率。
14.简述现代传感技术的发展现状与趋势。
答:开发新材料、研究新型传感器；向高精度发展；向高可靠性、宽温度范围发展；向微型化发展；向微功耗及无源化发展；向集成化、多功能化发展；向智能化发展；向数字化、网络化发展；多传感器的集成与融合；多学科交叉融合，实现无线网络化；15.举例说明传感技术的应用。
答：探月小车，机器人，工程检测。
第2章传感器的理论基础1.传感器所依据的自然定律、规律有哪些？答：守恒定律；场的定律；物质定律；统计物理学法则2.物理型传感器所依据的物理定律、物理现象、物理效应主要可归纳为哪几类？答：物理定律:守恒定律，场的定律，物质定律，统计物理学法则；物理现象：量子现象（量子尺寸效应、光电效应，核磁共振、约瑟夫逊效应），热平衡现象（热平衡一次效应，热平衡二次效应），传输现象（塞贝克效应，珀耳帖效应）；物理效应：法拉第效应，磁光克尔效应，科顿-穆顿效应，塞曼效应，光磁效应。
3.举例说明传感器与守恒定律、场的定律、统计法则和物质定律的关系。
利用守恒定律构成的传感器，如利用差压原理进行流量测量的传感器，其基本原理是以能量守恒定律、伯努利方程和流动连续性方程为基础的；利用场的定律构成的传感器，其性能由定律决定，与使用材料无关，如利用静电场的有关定律制成电容传感器，利用电磁感应定律可以构成磁电感应式传感器；以差压变压器为例，使用坡莫合金或铁氧体做铁芯，都是作为差压变压器工作。
利用各种物质定律构成的传感器统称为物性型传感器。
这些传感器的主要性能在很大程度上受相应的物理常数或化学、生物特性所决定，也即与物质的材料密切相关，利用半导体物质具有的压阻、热阻、光阻、湿阻和霍尔等效应，可以分别制成力、压力、温度、光强、湿度和磁场等传感器，利用压电材料所具有的压电效应可制成压电式、声表面波和超声波等传感器，利用生物、化学敏感特性制成的生物、化学传感器等。
统计物理学认为：所有宏观上可观测的物理量都是相应微观量的统计平均值，许多看似杂乱无章的微观运动表现出统计规律性。
利用热噪声的热力学温度的关系可以构成热噪声型热敏电阻。
目前成功利用构成传感器的法则是奈奎斯特定理，利用热噪声与绝对温度的关系可以构成热噪声型热敏电阻。
由于绝对温度与热噪声电压之间有确定的关系，因此它可作为彼岸准温度计用来直接测量绝对温度而不需要校准4.什么是热平衡型的一次效应和二次效应？写出热平衡现象中的麦克斯韦关系式，举例说明它们在传感器中的应用。
不同种类能量所对应的强度型状态量与容量型状态（或相反）微分之比为定值，具有这种关系的效应称为热平衡一次效应，一次效应是可逆的；同一种类能量的示强变量与示容变量微分之比，或同一种类能量的示容变量与示强变量微分之比，是不能直接构成传感器的，这些比例系数虽然不能在传感器中直接而将被测量转换成电信号输出，但可以利用其中的状态量与其他状态量之间的关系制成各种传感器，这种变换称为二次效应，二次效应没有逆效应。
一次效应的例子有压电效应，压磁效应；二次效应利用弹性元件受力产生变形，其应变与应变片电阻值的关系可制成电阻应变式力(压力)传感器。
光电比色高温计。
5.什么叫传输现象？什么叫传输现象的一次效应？举明传输现象一次效应在传感器中的应用。
当系统中存在有强度量的差或梯度时，相应的广延量就随时间而变化，即广延量的流动，这种现象称为传输现象。
把这种不同种类的亲和力和流之间的效应称为一次效应。
塞贝克效应是因温度差而产生电流，珀耳帖效应由电位差产生电流。
6.简述各类基础效应的含义以及与传感器的关系。
答:在光的照射下，物质内部的电子受到光子的作用，吸收光子能量而从表面释放出来的现象，称为外光电效应；在光的照射下，物质吸收入射光子的能量，在物质内部激发载流子，但这些载流子仍留在物质内部，从而增加物体的导电性或产生电动势、或产生光电流的现象，称为内光电效应；物质的光学特性（如折射率）受外电场的影响而发生变化的现象统称为电光效应；某些非晶体物质（如塑料、玻璃）在机械力的作用下，弹性体的折射率发生变化，呈现双折射性质的效应。
这称作应力致双折射或光弹效应；电致发光效应：某些固态晶体如高纯度锗、硅和砷化镓等化合物半导体在光和外加电场作用下发出冷光（指荧光和磷光）的现象，以及某些固态晶体如磷化镓、磷化铟等无需外加激发光而在外加电场作用下即可发光的现象；置于外磁场的物体，在光和外磁场的作用下，其光学特性（如吸光特性、折射率等）发生变化的现象称为磁光效应。
7.什么是传感器的敏感材料？传感器敏感材料有哪些类型？它的基本特性是什么？答：传感器的敏感材料用来制作敏感元件的基本材料，是对电，光，声，力，热，磁，气体分布，酶等物理，化学，生物待测量变化而表现出性能明显改变的功能材料。
(完整版)《传感器与检测技术》试题及答案
1、测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
2、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3、光电传感器的理论基础是光电效应。
通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。
第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。
4、压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。
相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。
5、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）6、仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的7、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。
8、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。
9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。
10、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。
11、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
12、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比。
传感器原理与检测技术何兆湘课后答案
传感器原理与检测技术何兆湘课后答案1. 什么是传感器原理？传感器原理是指传感器通过特定的物理效应将感知的物理量转化成可测量的电信号的一种工作原理。
传感器原理是传感器能够实现物理量的检测和测量的基础。
2. 传感器的分类有哪些？传感器可以按照测量的物理量进行分类，常见的分类包括：•光学传感器：通过感光元件将光的强度、颜色等转化为电信号，如光敏电阻、光电二极管等；•声学传感器：通过感应声波转化为电信号，如麦克风、压电传感器等；•温度传感器：通过感应温度变化转化为电信号，如热电偶、热敏电阻等；•压力传感器：通过感应压力变化转化为电信号，如压电传感器、电容传感器等；•加速度传感器：通过感应加速度变化转化为电信号，如加速度计、震动传感器等；•湿度传感器：通过感应湿度变化转化为电信号，如湿敏电阻、电容传感器等。
3. 传感器检测技术有哪些？传感器检测技术是指用于检测和测量物理量的方法和技术。
常见的传感器检测技术包括：•电阻检测技术：通过测量电阻的变化来检测物理量的变化，如电位器、电阻传感器等；•电压检测技术：通过测量电压的变化来检测物理量的变化，如电压分压器、电压传感器等；•电流检测技术：通过测量电流的变化来检测物理量的变化，如电流互感器、电流传感器等；•频率检测技术：通过测量信号的频率变化来检测物理量的变化，如频率计、震动传感器等；•位移检测技术：通过测量物体的位移变化来检测物理量的变化，如位移传感器、霍尔传感器等；•光学检测技术：通过测量光的强度、颜色、波长等变化来检测物理量的变化，如光敏电阻、光电二极管等。
4. 传感器原理和检测技术的应用领域有哪些？传感器原理和检测技术广泛应用于各个领域，包括：•工业领域：用于工业自动化控制、生产流程监测等，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等；•建筑领域：用于楼宇自动化、能源管理等，如温湿度传感器、光照传感器等；•农业领域：用于农作物生长监测、土壤湿度检测等，如土壤湿度传感器、气象传感器等；•医疗领域：用于医疗设备监测、生命体征检测等，如心率传感器、血压传感器等；•环境领域：用于大气污染监测、水质检测等，如气体传感器、水质传感器等。
传感器习题及答案
传感器习题及答案传感器是现代科技发展中的重要组成部分，它们可以感知环境中各种物理量，并将其转化为可用的电信号。
在各种领域中，传感器的应用日益广泛，因此对于传感器的理解和掌握变得尤为重要。
本文将为您提供一些与传感器相关的习题及答案，希望能帮助您更好地理解和运用传感器技术。
习题1：问题：什么是传感器？答案：传感器是一种能够感知环境中物理量的装置，它可以将物理量转换成电信号输出，并且可以用于监测、测量和控制等应用。
习题2：问题：传感器的分类有哪些？答案：传感器可以根据其感知的物理量进行分类，常见的分类有光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等。
习题3：问题：什么是光学传感器？它的工作原理是什么？答案：光学传感器利用光的特性进行测量。
其工作原理基于光的散射、反射、吸收和透射等现象，通过对光的变化进行检测和分析，实现对物体的测量和识别。
习题4：问题：传感器在哪些领域中有应用？答案：传感器广泛应用于环境监测、工业控制、医疗设备、汽车电子、智能家居等领域，用于实时监测和控制系统的各种物理量。
习题5：问题：请列举一些常见的传感器技术。
答案：常见的传感器技术包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光敏传感器、声音传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器等。
习题6：问题：在汽车中，传感器有哪些应用？答案：在汽车中，传感器的应用包括发动机温度传感器、氧气传感器、轮胎压力传感器、倒车雷达传感器等，用于监测车辆各个方面的状态并提供数据支持。
习题7：问题：传感器的优势是什么？答案：传感器具有高灵敏度、高稳定性、高精度以及实时性强等优势，能够提供准确的测量结果，为各种系统的运行提供重要支持。
习题8：问题：传感器在智能家居中的应用有哪些？答案：传感器在智能家居中的应用包括温度传感器用于室温控制、湿度传感器用于监测空气湿度、光敏传感器用于自动调节灯光亮度等。
习题9：问题：传感器的故障会对系统造成什么影响？答案：传感器的故障可能导致测量结果不准确或无法得出有效的信号，进而影响整个系统的正常运行和控制。
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第1章传感器与检测技术基础思考题答案1.检测系统山哪儿部分组成？说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
卜•图给出了检测系统的纽成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测対象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它坏节无法添加新的检测信息并口不易消除传感器所引入的误差。
测虽电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测屋的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放人，以满足显示记录装査的要求。
根据需要测量电路还能进行肌抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作川是使人们了解被测量的人小或变化的过程。
2.传感器的型号有儿部分组成，各部分有何意义？依次为主称（传感器）被测量一转换原理一序号主称——传感器，代号C；被测量——川一个或两个汉语拼音的第一个人写字母标记。
见附录表2；转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等,（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器：CWY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2o3.测量稳压电源输出电压随负载变化的時况时，应当采用何种测量方法？如何进行？答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，故好采用微差式测虽。
此时输出电压认可衣示为U°, U°=U+4U,其中是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 來讲为一小量。
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当极化后的铁电体受到外力作用时，其剩余极化
强度将随之发生变化，从而使一定表面分别产生正
负电荷。
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第6章
6.3
在极化方向上压电效应最明显。铁电体的参数也 会随时间发生变化—老化，铁电体老化将使压电效 应减弱。
6.4
答：基本考虑点是如何更好的改变传感器的频率特性， 以使传感器能用于更广泛的领域。
6.2
答：如作用在压电组件上的力是静态力，则电荷会泄 露，无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测 量动态或瞬态参量。
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第6章
6.3
答：石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形 时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度 变形和长度变形压电效应。压电陶瓷是一种多晶铁 电体。原始的压电陶瓷材料并不具有压电性，必须 在一定温度下做极化处理，才能使其呈现出压电性。 所谓极化，就是以强电场使“电畴”规则排列，而 电畴在极化电场除去后基本保持不变，留下了很强 的剩余极化。
②散射性损耗：是由于材料密度的微观变化、成
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第7章
7.2
分起伏，以及在制造过程中产生的结构上的不均匀 性或缺陷引起。一部分光就会散射到各个方向去， 不能传输到终点，从而造成散射性损耗。
③辐射性损耗：当光纤受到具有一定曲率半径的 弯曲时，就会产生辐射磁粒。
a弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲
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第3章
3.2 单极式传感器灵敏度：S
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(完整版)传感器试题(答案)
《传感器及应用技术》期末考试试题（C套) 答案一、填空题（每空1分,共30分）：1、现代信息技术的三大支柱是指：传感器技术、通信技术、计算机技术2、国家标准（GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。
4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代, 来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。
5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。
6、对测量结果评价的三个概念(１)精密度、(２）准确度、(３）精确度7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述－－称为传感器的特性.8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化，从而变成电阻值变化。
9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。
10、电感式传感器是利用电磁感应原理, 将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。
11、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。
它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面产生电荷 ,从而实现非电量的电测转换。
12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。
13光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。
14、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器，主要用来测量磁场的大小。
15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种.16、当输入端加电流I,并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势，这种现象就是霍尔效应。
二、选择题（每1分，共30分）：1、传感器的精确度是指( A ）A传感器的输出指示值与被测量约定真值的一致程度B传感器输出量y和输入量x之比C传感器能够测量的下限值（y min)到上限值（y max）之间的范围D输出量与输入量之间对应关系2、不是基于物质的热胀冷缩现象来反映被测温度高低的是（ D ）。