2025年大學本科三年級（自動化）傳感器技術(shù)綜合試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.傳感器的靜態(tài)特性指標不包括以下哪一項（）A.線性度B.靈敏度C.響應(yīng)時間D.重復(fù)性2.以下哪種傳感器不屬于基于電磁感應(yīng)原理工作的（）A.電感式傳感器B.電渦流式傳感器C.霍爾傳感器D.磁電式傳感器3.熱電偶產(chǎn)生熱電勢的條件是（）A.兩熱電極材料相同，兩接點溫度相同B.兩熱電極材料相同，兩接點溫度不同C.兩熱電極材料不同，兩接點溫度相同D.兩熱電極材料不同，兩接點溫度不同4.應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K的定義是（）A.應(yīng)變片電阻相對變化與應(yīng)變的比值B.應(yīng)變片應(yīng)變與電阻相對變化的比值C.應(yīng)變片電阻變化與應(yīng)變的比值D.應(yīng)變片應(yīng)變與電阻變化的比值5.電容式傳感器測量位移時，以下哪種類型的靈敏度最高（）A.變極距型B.變面積型C.變介質(zhì)型D.三種一樣高6.壓電式傳感器通常用來測量（）A.靜態(tài)力B.動態(tài)力C.壓力D.位移7.半導(dǎo)體氣敏傳感器對以下哪種氣體最敏感（）A.氧氣B.氫氣C.一氧化碳D.二氧化碳8.光纖傳感器利用的是光纖的（）A.傳光特性B.傳電特性C.傳感特性D.以上都是9.以下哪種傳感器屬于有源傳感器（）A.電阻應(yīng)變片B.熱電偶C.電容式傳感器D.電感式傳感器10.傳感器的分辨率是指（）A.傳感器能檢測到的最小輸入變化量B.傳感器輸出信號與輸入信號的比值C.傳感器的測量范圍D.傳感器的精度第II卷（非選擇題，共70分）二、填空題（共20分）答題要求：本大題共10空，每空2分。請將正確答案填在橫線上。1.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和______三部分組成。2.傳感器的______是指傳感器在被測量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。3.金屬應(yīng)變片的工作原理是基于______效應(yīng)。4.霍爾元件的靈敏度與______有關(guān)。5.熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的______隨溫度變化的特性來測量溫度的。6.壓電陶瓷在______作用下會產(chǎn)生壓電效應(yīng)。7.光纖傳感器按其工作原理可分為功能型光纖傳感器和______光纖傳感器。8.超聲波傳感器是利用______來檢測物體的距離、厚度等參數(shù)。9.氣敏傳感器按照其檢測氣體的種類可分為______氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器。10.傳感器的遲滯現(xiàn)象是指傳感器在正行程和反行程期間，輸出-輸入特性曲線______的現(xiàn)象。三、簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述傳感器的作用。2.說明應(yīng)變片粘貼時的注意事項。3.簡述電容式傳感器的優(yōu)缺點。4.光纖傳感器有哪些優(yōu)點？四、分析題（共15分）答題要求：本大題共1小題。閱讀以下材料，回答問題。材料：有一個基于應(yīng)變片的測力系統(tǒng)，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2，初始電阻R0=120Ω。當受到力F作用時，應(yīng)變片的電阻變化量ΔR=1.2Ω。已知應(yīng)變片的應(yīng)變與所測力F成正比，且材料的彈性模量E=2×10^11N/m2，應(yīng)變片的尺寸為長l=50mm，寬b=10mm，厚h=0.1mm。問題：求所測力F的大小。五、設(shè)計題（共15分）答題要求：本大題共1小題。設(shè)計一個簡單的溫度控制系統(tǒng)，要求畫出系統(tǒng)框圖，并說明各部分的作用。答案：第I卷答案1.C2.C3.D4.A5.A6.B7.C8.C9.B10.A第II卷答案1.轉(zhuǎn)換電路2.重復(fù)性3.應(yīng)變4.霍爾元件的材料和幾何尺寸5.電阻值6.外力7.非功能型8.超聲波的反射、折射和散射等特性9.接觸燃燒式10.不重合三、簡答題答案1.傳感器的作用是感受被測量并將其按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。它能夠?qū)⒏鞣N物理量、化學量、生物量等信息轉(zhuǎn)換為電信號，以便后續(xù)進行處理、顯示、記錄等操作。常用于自動化檢測、控制、監(jiān)測等領(lǐng)域獲取準確信息。2.應(yīng)變片粘貼時注意事項：粘貼表面要平整、清潔、無油污；應(yīng)變片要與粘貼表面緊密貼合，避免有空隙；粘貼劑要涂抹均勻，厚度適中；粘貼過程中要避免應(yīng)變片受到拉伸、擠壓等外力影響；粘貼后要進行固化處理，確保粘貼牢固。3.電容式傳感器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好、能非接觸測量等。缺點：輸出阻抗高、負載能力差、寄生電容影響大、對環(huán)境要求較高等。4.光纖傳感器優(yōu)點：抗電磁干擾能力強、靈敏度高、耐腐蝕、可實現(xiàn)遠距離測量、能在惡劣環(huán)境下工作、可進行分布式測量等。四、分析題答案首先根據(jù)應(yīng)變片電阻變化量公式ΔR/R0=Kε，可得應(yīng)變ε=ΔR/(R0K)=1.2/(120×2)=0.005。然后根據(jù)胡克定律F=EAε，其中A=lb=50×10=500mm2=5×10^-4m2。所以F=2×10^11×5×10^-4×0.005=5000N。五、設(shè)計題答案系統(tǒng)框圖：溫度傳感器→信號調(diào)理電路→控制器→加熱或制冷設(shè)備→被控對象（待控制溫度的物體）。溫度傳感器：感受被控對象的溫度并轉(zhuǎn)換為電信號。信號調(diào)