聲學(xué)行業(yè)超聲傳感器研發(fā)工程師崗位招聘考試試卷及答案一、填空題（共10題，每題1分）1.超聲是指頻率高于______Hz的聲波。2.超聲傳感器的核心功能元件通常是______材料。3.壓電材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為______效應(yīng)。4.常用的無(wú)機(jī)壓電材料有______（寫出一種，如PZT）。5.超聲傳感器靈敏度的常用單位是______（如mV/Pa）。6.超聲聲場(chǎng)按傳播特性可分為近場(chǎng)和______。7.超聲傳感器設(shè)計(jì)中，阻抗匹配的主要目的是提高_(dá)_____傳輸效率。8.為減少溫度對(duì)傳感器性能的影響，常采用______補(bǔ)償技術(shù)。9.超聲傳感器封裝材料需具備良好的______性能（如聲阻抗匹配）。10.工業(yè)無(wú)損檢測(cè)中，超聲傳感器常用來(lái)檢測(cè)材料內(nèi)部的______（如缺陷）。二、單項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分）1.下列哪種效應(yīng)是超聲傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的核心（）A.光電效應(yīng)B.壓電效應(yīng)C.熱電效應(yīng)D.磁阻效應(yīng)2.超聲傳感器中，壓電元件的主要作用是（）A.信號(hào)放大B.能量轉(zhuǎn)換C.阻抗匹配D.溫度補(bǔ)償3.PZT（鋯鈦酸鉛）作為壓電材料的突出優(yōu)點(diǎn)是（）A.耐高溫B.壓電系數(shù)高C.成本低D.絕緣性好4.超聲傳感器的靈敏度通常與下列哪個(gè)參數(shù)成正比（）A.工作頻率B.壓電材料的d33常數(shù)C.元件厚度D.封裝材料密度5.超聲聲場(chǎng)近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的分界距離（N）通常為（）（D為壓電元件直徑，λ為波長(zhǎng)）A.N=D/λB.N=D2/(4λ)C.N=λ/DD.N=4λ/D26.超聲傳感器設(shè)計(jì)中，常用的阻抗匹配元件是（）A.電阻B.電感C.電容D.變壓器7.溫度升高時(shí)，壓電材料的壓電系數(shù)通常會(huì)（）A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低8.超聲傳感器的橫向分辨率主要取決于（）A.工作頻率B.波束寬度C.壓電元件厚度D.驅(qū)動(dòng)電壓9.超聲傳感器常用的驅(qū)動(dòng)電路類型是（）A.線性放大電路B.脈沖驅(qū)動(dòng)電路C.積分電路D.濾波電路10.醫(yī)用診斷超聲傳感器的典型工作頻率范圍是（）A.1-5kHzB.20-50kHzC.1-20MHzD.100-500MHz三、多項(xiàng)選擇題（共10題，每題2分）1.壓電材料應(yīng)具備的主要特性包括（）A.高壓電系數(shù)B.高機(jī)械強(qiáng)度C.良好的溫度穩(wěn)定性D.高介電常數(shù)2.評(píng)價(jià)超聲傳感器性能的關(guān)鍵參數(shù)有（）A.靈敏度B.分辨率C.工作頻率范圍D.尺寸大小3.影響超聲傳感器靈敏度的因素有（）A.壓電材料的壓電系數(shù)B.元件的機(jī)電耦合系數(shù)C.阻抗匹配程度D.封裝材料的聲阻抗4.超聲傳感器設(shè)計(jì)中，阻抗匹配的常用方法包括（）A.串聯(lián)電感B.并聯(lián)電容C.變壓器匹配D.改變壓電元件厚度5.超聲傳感器封裝材料需滿足的要求有（）A.與聲傳播介質(zhì)聲阻抗匹配B.良好的機(jī)械強(qiáng)度C.耐高溫D.耐腐蝕性6.超聲傳感器的典型應(yīng)用領(lǐng)域包括（）A.工業(yè)無(wú)損檢測(cè)B.醫(yī)用診斷成像C.距離測(cè)量D.氣體成分分析7.壓電元件的常見結(jié)構(gòu)形式有（）A.圓形薄片B.矩形長(zhǎng)條C.圓環(huán)D.疊層結(jié)構(gòu)8.超聲傳感器驅(qū)動(dòng)電路的組成部分可能包括（）A.脈沖發(fā)生器B.功率放大器C.匹配網(wǎng)絡(luò)D.濾波電路9.超聲傳感器的噪聲來(lái)源主要有（）A.壓電元件的熱噪聲B.電路噪聲C.聲傳播介質(zhì)的散射噪聲D.封裝材料的振動(dòng)噪聲10.超聲傳感器校準(zhǔn)的常用方法包括（）A.標(biāo)準(zhǔn)傳聲器比對(duì)法B.脈沖回波法C.聲阻抗管法D.激光干涉法四、判斷題（共10題，每題2分）1.超聲頻率越高，其在介質(zhì)中的傳播波長(zhǎng)越短。（）2.壓電材料的d33常數(shù)越大，其機(jī)電轉(zhuǎn)換靈敏度越高。（）3.超聲聲場(chǎng)近場(chǎng)內(nèi)，聲壓分布均勻且無(wú)干涉現(xiàn)象。（）4.阻抗匹配可以有效提高超聲傳感器的能量傳輸效率。（）5.所有壓電材料的壓電系數(shù)隨溫度升高均單調(diào)降低。（）6.電容式超聲傳感器的工作原理基于壓電效應(yīng)。（）7.超聲傳感器的分辨率與其工作帶寬成正比。（）8.醫(yī)用超聲傳感器的封裝材料需具備高生物相容性。（）9.超聲傳感器僅能用于液體或固體介質(zhì)中的檢測(cè)，無(wú)法在氣體中工作。（）10.超聲傳感器的靈敏度與分辨率通常成正比關(guān)系。（）五、簡(jiǎn)答題（共4題，每題5分）1.簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)的定義及分類。2.簡(jiǎn)述超聲傳感器的基本工作原理。3.簡(jiǎn)述影響超聲傳感器靈敏度的主要因素。4.簡(jiǎn)述阻抗匹配在超聲傳感器設(shè)計(jì)中的作用及常用方法。六、討論題（共2題，每題5分）1.討論在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用中，如何根據(jù)檢測(cè)需求選擇超聲傳感器的工作頻率。2.比較壓電式超聲傳感器與電容式超聲傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景。答案一、填空題1.200002.壓電3.正壓電4.鋯鈦酸鉛（PZT）（或其他合理答案）5.mV/Pa（或其他合理單位）6.遠(yuǎn)場(chǎng)7.能量8.溫度9.聲阻抗匹配（或機(jī)械強(qiáng)度/耐腐蝕性等）10.缺陷二、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.B4.B5.B6.B7.B8.B9.B10.C三、多項(xiàng)選擇題1.ABC2.ABC3.ABCD4.ABC5.ABD6.ABC7.ABCD8.ABC9.ABCD10.ABCD四、判斷題1.√2.√3.×4.√5.×6.×7.√8.√9.×10.×五、簡(jiǎn)答題1.壓電效應(yīng)是指某些材料在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生電極化（正壓電效應(yīng)），或在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械形變（逆壓電效應(yīng)）的現(xiàn)象。分類：正壓電效應(yīng)（機(jī)械能→電能）和逆壓電效應(yīng)（電能→機(jī)械能），是超聲傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的核心原理。2.超聲傳感器工作原理：基于壓電效應(yīng)，逆壓電效應(yīng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)（發(fā)射超聲波），正壓電效應(yīng)將反射的超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（接收）。通過(guò)發(fā)射-接收過(guò)程實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)（如距離、缺陷、成像等），核心是壓電元件的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。3.影響靈敏度的主要因素：①壓電材料特性（d33常數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)）；②元件結(jié)構(gòu)（尺寸、厚度、電極面積）；③阻抗匹配程度（能量傳輸效率）；④封裝材料（聲阻抗匹配、振動(dòng)損耗）；⑤工作頻率（與介質(zhì)聲速、波長(zhǎng)匹配）。4.阻抗匹配作用：減少超聲傳感器與電路/介質(zhì)間的阻抗不匹配，提高能量傳輸效率和靈敏度。常用方法：串聯(lián)/并聯(lián)電感電容（調(diào)諧匹配）、變壓器匹配、傳輸線匹配，需根據(jù)傳感器阻抗特性和工作頻率設(shè)計(jì)。六、討論題1.工業(yè)無(wú)損檢測(cè)頻率選擇：需平衡檢測(cè)深度與分辨率。高頻（如5-20MHz）分辨率高，適合檢測(cè)表面/近表面缺陷（薄件、精密零件）；低頻（如0.5-5MHz）穿透深度大，適合厚大工件（焊縫、鑄件）。還需考慮介質(zhì)衰減特性（衰減大選低頻）、缺陷尺寸（小缺陷選高頻）及傳感器尺寸（高頻元件小，適合復(fù)雜形狀）。2.壓電式與電容式傳感器比較：壓電式：基于壓電效應(yīng)，靈