感測技術(shù)考試題及答案感測技術(shù)考試試卷一、單項選擇題（每題3分，共30分）1.下列哪種傳感器不屬于溫度傳感器（）A.熱電偶傳感器B.熱電阻傳感器C.壓電傳感器D.熱敏電阻傳感器2.應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是指（）A.應(yīng)變片電阻值的大小B.單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片相對電阻變化C.應(yīng)變片的橫向效應(yīng)D.應(yīng)變片的線性度3.壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量，是因為（）A.壓電材料的壓電效應(yīng)微弱B.傳感器的內(nèi)阻太大C.壓電材料不適合測量靜態(tài)信號D.測量電路無法實現(xiàn)靜態(tài)測量4.光電效應(yīng)中，光電子的能量只與（）有關(guān)。A.光的強度B.光的頻率C.光照時間D.光的傳播方向5.電容式傳感器中，變面積式電容傳感器的靈敏度（）A.為常數(shù)B.隨面積變化而變化C.與面積的平方成正比D.與面積成反比6.霍爾傳感器是基于（）原理工作的。A.壓電效應(yīng)B.熱電效應(yīng)C.霍爾效應(yīng)D.光電效應(yīng)7.下列哪種傳感器可用于測量加速度（）A.光纖傳感器B.磁電式傳感器C.氣敏傳感器D.濕度傳感器8.超聲波傳感器利用了超聲波的（）特性。A.穿透性B.反射性C.折射性D.以上都是9.傳感器的靜態(tài)特性指標中，重復性是指（）A.傳感器在相同條件下，輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線的不一致程度B.傳感器在相同條件下，輸入按正反兩個方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線的不一致程度C.傳感器在不同條件下，輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線的不一致程度D.傳感器在不同條件下，輸入按正反兩個方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線的不一致程度10.以下不屬于傳感器組成部分的是（）A.敏感元件B.轉(zhuǎn)換元件C.顯示元件D.測量電路二、填空題（每題3分，共30分）1.傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由______、轉(zhuǎn)換元件和測量電路組成。2.熱電偶傳感器是基于______效應(yīng)工作的，兩種不同材料的導體A和B組成閉合回路，當兩個結(jié)點溫度不同時，回路中會產(chǎn)生熱電勢。3.應(yīng)變片的工作原理是基于______效應(yīng)，即導體或半導體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機械變形時，其電阻值會發(fā)生變化。4.光電傳感器是將______信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，可分為外光電效應(yīng)傳感器、內(nèi)光電效應(yīng)傳感器和光生伏特效應(yīng)傳感器。5.電容式傳感器可分為變極距式、變面積式和______三種類型。6.霍爾元件的靈敏度與______和載流子濃度有關(guān)。7.磁電式傳感器是利用______原理，將被測量的變化轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動勢的變化。8.超聲波在介質(zhì)中傳播時，遇到不同介質(zhì)的分界面會發(fā)生______和折射現(xiàn)象。9.傳感器的靜態(tài)特性主要包括線性度、靈敏度、遲滯、______等。10.氣敏傳感器是用于檢測______中某種氣體及其濃度的傳感器。三、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述傳感器的定義和作用。2.比較熱電偶傳感器和熱電阻傳感器的優(yōu)缺點。四、計算題（每題10分，共20分）1.已知某應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)$K=2$，初始電阻$R_0=120\Omega$，當應(yīng)變片受到$\varepsilon=1000\times10^{-6}$的應(yīng)變時，求應(yīng)變片電阻的變化量$\DeltaR$。2.有一電容式傳感器，其圓形極板半徑$r=4mm$，初始極距$\delta_0=0.3mm$，當極距變化$\Delta\delta=0.01mm$時，求電容的變化量$\DeltaC$（真空介電常數(shù)$\varepsilon_0=8.85\times10^{-12}F/m$）。答案一、單項選擇題1.C。壓電傳感器主要用于測量力、壓力、加速度等物理量，不屬于溫度傳感器。熱電偶、熱電阻和熱敏電阻傳感器都可用于測量溫度。2.B。應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片相對電阻變化。3.C。壓電式傳感器是基于壓電效應(yīng)工作的，壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷會在靜態(tài)時泄漏，所以不適合測量靜態(tài)信號。4.B。根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的能量只與光的頻率有關(guān)，與光的強度、光照時間和傳播方向無關(guān)。5.A。變面積式電容傳感器的靈敏度為常數(shù)，其電容與面積成正比。6.C?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)工作的，當電流垂直于外磁場通過半導體時，在半導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差。7.B。磁電式傳感器可用于測量加速度，通過測量感應(yīng)電動勢來反映加速度的變化。光纖傳感器主要用于測量位移、溫度等；氣敏傳感器用于檢測氣體；濕度傳感器用于測量濕度。8.D。超聲波傳感器利用了超聲波的穿透性、反射性和折射性等特性，可用于測距、探傷等。9.A。重復性是指傳感器在相同條件下，輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線的不一致程度。10.C。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路組成，顯示元件不屬于傳感器的組成部分。二、填空題1.敏感元件2.熱電3.應(yīng)變電阻4.光5.變介質(zhì)介電常數(shù)式6.霍爾元件的厚度7.電磁感應(yīng)8.反射9.重復性10.空氣三、簡答題1.傳感器的定義：傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的作用：傳感器是獲取信息的重要手段，它可以將各種非電物理量（如溫度、壓力、位移、速度、加速度等）或化學量（如氣體濃度、濕度等）轉(zhuǎn)換為電信號，為后續(xù)的信號處理、分析和控制提供基礎(chǔ)。在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療、環(huán)保等各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，是實現(xiàn)自動化、智能化的關(guān)鍵部件。2.熱電偶傳感器的優(yōu)點：測量范圍廣，可測量從-270℃到2800℃的溫度。響應(yīng)速度快，能快速反映溫度的變化。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可制成各種形狀和尺寸。可遠距離測量，信號傳輸方便。熱電偶傳感器的缺點：輸出信號較小，需要配備放大電路。測量精度受冷端溫度影響，需要進行冷端溫度補償。線性度較差，需要進行線性化處理。熱電阻傳感器的優(yōu)點：測量精度高，尤其在中低溫測量時精度優(yōu)勢明顯。輸出信號較大，不需要復雜的放大電路。線性度好，易于進行信號處理。熱電阻傳感器的缺點：測量范圍相對較窄，一般適用于-200℃到850℃的溫度測量。響應(yīng)速度較慢，不適合測量快速變化的溫度。熱電阻元件的體積較大，不適合用于微小空間的溫度測量。四、計算題1.根據(jù)應(yīng)變片電阻變化量公式$\DeltaR=KR_0\varepsilon$，已知$K=2$，$R_0=120\Omega$，$\varepsilon=1000\times10^{-6}$，則：$\DeltaR=2\times120\times1000\times10^{-6}=0.24\Omega$2.對于平行板電容式傳感器，初始電容$C_0=\frac{\varepsilon_0A}{\delta_0}$，其中$A=\pir^{2}$，$r=4mm=4\times10^{-3}m$，$\delta_0=0.3mm=0.3\times10^{-3}m$，$\varepsilon_0=8.85\times10^{-12}F/m$。$A=\pi\times(4\times10^{-3})^{2}\approx5.027\times10^{-5}m^{2}$$C_0=\frac{8.85\times10^{-12}\times5.027\times10^{-5}}{0.3\times10^{-3}}\approx1.48\times10^{-12}F$變極距式電容傳感器電容變化量近似公式為$\DeltaC\approx\frac{C_0}{\delta_0}