2025年大學(xué)大一（測控技術(shù)與儀器）傳感器技術(shù)階段測試試題及答案

（考試時(shí)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(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在題后的括號內(nèi)。1.傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的（）A.線性度越好B.遲滯越小C.重復(fù)性越好D.分辨力越高2.傳感器的靜態(tài)特性是指傳感器在輸入量為（）時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。A.常量B.變量C.動(dòng)態(tài)量D.隨機(jī)量3.屬于傳感器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的是（）A.線性度B.固有頻率C.靈敏度D.遲滯4.某傳感器的線性度為±0.5%，量程為0-10V，則在量程范圍內(nèi)，傳感器輸出的最大誤差為（）A.±0.05VB.±0.1VC.±0.5VD.±1V5.傳感器的靈敏度是指（）A.輸出量與輸入量之比B.輸入量與輸出量之比C.輸出量變化量與輸入量變化量之比D.輸入量變化量與輸出量變化量之比6.下列傳感器中，屬于能量控制型傳感器的是（）A.熱電偶B.應(yīng)變片C.光電池D.壓電式傳感器7.半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于（）A.壓阻效應(yīng)B.應(yīng)變效應(yīng)C.壓電效應(yīng)D.光電效應(yīng)8.電容式傳感器的電容值變化與（）有關(guān)。A.極板間距離B.極板面積C.介質(zhì)介電常數(shù)D.以上都是9.電感式傳感器中，自感式傳感器的工作原理是基于（）A.電磁感應(yīng)定律B.電渦流效應(yīng)C.壓磁效應(yīng)D.霍爾效應(yīng)10.熱電偶的熱電勢大小與（）有關(guān)。A.熱電偶材料B.兩端溫度C.熱電偶長度D.A和B第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每空2分，共20分）答題要求：請?jiān)诿款}的空格中填上正確答案。錯(cuò)填、不填均無分。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______、______和______三部分組成。2.傳感器的精度等級是根據(jù)傳感器的______和______來劃分的。3.壓電式傳感器是基于______原理工作的，其電荷量與作用在壓電元件上的______成正比。4.霍爾元件是基于______效應(yīng)工作的，其輸出電壓與______和______有關(guān)。三、簡答題（每題10分，共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰，語言簡潔。1.簡述傳感器的分類方法有哪些？2.說明應(yīng)變片測量應(yīng)變的基本原理。四、分析題（每題1題，共15分）材料：有一個(gè)采用應(yīng)變片測量拉力的系統(tǒng)，已知應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K=2，初始電阻R0=120Ω，當(dāng)受到拉力作用時(shí)，應(yīng)變片電阻變化了ΔR=0.12Ω。答題要求：根據(jù)材料內(nèi)容，回答以下問題，分析過程要詳細(xì)。1.求此時(shí)應(yīng)變片的應(yīng)變量ε。2.若該應(yīng)變片所在的彈性元件的彈性模量E=2×10^11N/m2，泊松比μ=0.3，求彈性元件所受的拉力F。（已知彈性元件的截面積A=1×10^-4m2）五、設(shè)計(jì)題（共15分）材料：現(xiàn)需要設(shè)計(jì)一個(gè)用于測量溫度的傳感器系統(tǒng)，要求測量范圍為0-100℃，精度為±0.5℃。答題要求：請根據(jù)材料要求，設(shè)計(jì)一個(gè)可行的溫度傳感器系統(tǒng)，包括傳感器類型選擇、測量電路設(shè)計(jì)等，并簡要說明設(shè)計(jì)思路。答案：一、選擇題1.D2.A3.B4.A5.C6.B7.A8.D9.A10.D二、填空題1.敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路2.誤差大小、誤差分布規(guī)律3.壓電效應(yīng)、外力4.霍爾、霍爾元件的控制電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度三、簡答題1.按被測量分類，如位移傳感器、溫度傳感器等；按工作原理分類，如應(yīng)變式、壓電式等；按敏感材料分類，如半導(dǎo)體傳感器、陶瓷傳感器等；按能量關(guān)系分類，如能量轉(zhuǎn)換型、能量控制型；按輸出信號類型分類，如模擬傳感器、數(shù)字傳感器。2.應(yīng)變片由敏感柵、基底、覆蓋層和引線等部分組成。當(dāng)應(yīng)變片受到外力作用時(shí)，敏感柵的電阻值會(huì)發(fā)生變化，這是由于應(yīng)變片的電阻絲具有應(yīng)變效應(yīng)，即電阻絲的長度和截面積會(huì)隨著外力產(chǎn)生的應(yīng)變而改變，從而導(dǎo)致電阻值變化，通過測量電阻變化就可測量應(yīng)變。四、分析題1.由應(yīng)變片電阻變化與應(yīng)變的關(guān)系公式ΔR/R0=Kε，可得應(yīng)變量ε=ΔR/(K×R0)=0.12/(2×120)=5×10^-4。2.根據(jù)胡克定律ε=σ/E，其中σ為應(yīng)力，可得σ=Eε=2×10^11×5×10^-4=1×10^8N/m2。又因?yàn)棣?F/A，所以拉力F=σA=1×10^8×1×10^-4=1×10^4N。五、設(shè)計(jì)題可選用熱電偶作為溫度傳感器，熱電偶能將溫度信號轉(zhuǎn)換為熱電勢信號。測量電路采用差動(dòng)放大電路，可提高測量精度。設(shè)