2025年大三（自動(dòng)化）檢測(cè)技術(shù)與傳感器考核題

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在題后的括號(hào)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.靈敏度越高答案：D2.下列不屬于傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)的是（）A.量程B.固有頻率C.線性度D.遲滯答案：B3.應(yīng)變片式傳感器是基于（）工作的。A.壓阻效應(yīng)B.應(yīng)變效應(yīng)C.熱電效應(yīng)D.光電效應(yīng)答案：B4.熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，以下說法正確的是（）A.熱電偶的熱電勢(shì)與熱端溫度成反比B.熱電偶的熱電勢(shì)與冷端溫度成反比C.熱電偶的熱電勢(shì)只與熱端溫度有關(guān)D.熱電偶的熱電勢(shì)與熱端和冷端溫度之差有關(guān)答案：D5.下列哪種傳感器屬于有源傳感器（）A.應(yīng)變片B.熱電偶C.光電二極管D.壓電陶瓷答案：B6.傳感器的輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定值的90%時(shí)所需要的時(shí)間稱為（）A.上升時(shí)間B.響應(yīng)時(shí)間C.延遲時(shí)間D.調(diào)節(jié)時(shí)間答案：D第II卷（非選擇題，共70分）填空題（共20分）答題要求：本大題共5空，每空4分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上。1.傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和______組成。答案：轉(zhuǎn)換電路2.壓電式傳感器是一種典型的______傳感器。答案：有源3.霍爾元件是基于______效應(yīng)工作的。答案：霍爾4.傳感器的精度等級(jí)是用______來(lái)表示的。答案：引用誤差5.光纖傳感器原理是基于光的______、干涉、衍射等。答案：反射簡(jiǎn)答題（共15分）答題要求：本大題共3題，每題5分。簡(jiǎn)要回答問題。1.簡(jiǎn)述傳感器的作用。答案：傳感器能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。它可以將各種物理量、化學(xué)量、生物量等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以便后續(xù)進(jìn)行處理、顯示、記錄等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種現(xiàn)象和過程的監(jiān)測(cè)、分析和控制。2.什么是傳感器的線性度？答案：線性度是指?jìng)鞲衅鬏敵雠c輸入之間保持線性關(guān)系的程度。理想情況下，傳感器輸出與輸入應(yīng)成嚴(yán)格的線性比例關(guān)系，但實(shí)際中往往存在一定偏差。線性度通常用線性度誤差來(lái)衡量，它表示實(shí)際輸出特性曲線與擬合直線之間的最大偏差與滿量程輸出值之比。3.簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。答案：熱電偶是基于熱電效應(yīng)工作的。當(dāng)兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)與兩接點(diǎn)的溫度差有關(guān)，通過測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)就可以得到被測(cè)溫度。分析題（共15分）答題要求：本大題共1題，15分。結(jié)合材料分析問題。材料：有一個(gè)應(yīng)變片式壓力傳感器，當(dāng)壓力為0時(shí)，輸出電壓為0V；當(dāng)壓力為10MPa時(shí)，輸出電壓為10V。已知該傳感器的靈敏度為2mV/Pa?，F(xiàn)有一個(gè)壓力變化范圍為0到5MPa的測(cè)量任務(wù)。1.計(jì)算該傳感器的線性度誤差。2.當(dāng)壓力為3MPa時(shí)，理論上輸出電壓應(yīng)為多少？實(shí)際輸出電壓為5.9V，計(jì)算此時(shí)的測(cè)量誤差。答案：1.首先計(jì)算理論輸出電壓與實(shí)際輸出電壓的關(guān)系。當(dāng)壓力為10MPa時(shí)輸出10V，那么壓力為5MPa時(shí)理論輸出應(yīng)為5V。但實(shí)際情況可能存在偏差。由于傳感器靈敏度為2mV/Pa，5MPa對(duì)應(yīng)的理論輸出電壓為5×10^6×2×10^(-3)=10V。線性度誤差計(jì)算：在0到10MPa范圍內(nèi)，設(shè)擬合直線為y=kx（k為斜率），k=10V/10MPa=1V/MPa。當(dāng)壓力為5MPa時(shí)，理論輸出y=5V，若實(shí)際輸出偏離此值，就產(chǎn)生線性度誤差。2.當(dāng)壓力為3MPa時(shí)，理論輸出電壓應(yīng)為3×10^6×2×10^(-3)=6V。測(cè)量誤差為(6-5.9)V=0.1V。設(shè)計(jì)題（共10分）答題要求：本大題共1題，10分。根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度控制系統(tǒng)，要求使用熱電偶作為溫度傳感器，通過PID控制器控制加熱設(shè)備，使溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)思路和主要組成部分。答案：設(shè)計(jì)思路：熱電偶將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該信號(hào)輸入到PID控制器。PID控制器根據(jù)設(shè)定溫度與實(shí)際溫度的偏差，計(jì)算出控制量，輸出控制信號(hào)給加熱設(shè)備，調(diào)節(jié)加熱功率，從而使溫度穩(wěn)定在設(shè)定值。主要組成部分：熱電偶負(fù)責(zé)感知溫度并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；PID控制器用于對(duì)偏差進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，輸出合適的控制信號(hào)；加熱設(shè)備根據(jù)控制信號(hào)改變加熱功率；還有顯示裝置用于顯示當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度等參數(shù)。綜合題（共20分）答題要求：本大題共1題，20分。結(jié)合材料進(jìn)行綜合分析解答。材料：有一個(gè)基于霍爾效應(yīng)的位移傳感器，其工作原理是當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度不變時(shí)，霍爾元件輸出電壓與位移成正比。已知該傳感器的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.5T，霍爾元件靈敏度為2mV/mm?，F(xiàn)有一個(gè)位移變化范圍為0到100mm的測(cè)量任務(wù)。1.寫出該傳感器輸出電壓與位移的關(guān)系式。2.當(dāng)位移為50mm時(shí)，輸出電壓應(yīng)為多少？3.若該傳感器輸出電壓為0.1V，此時(shí)位移是多少？4.簡(jiǎn)述該傳感器的優(yōu)點(diǎn)和適用場(chǎng)景。答案：1.設(shè)位移為x（mm），輸出電壓為U（V），則U=2×10^(-3)×0.5×x=1×10^(-3)x。2.當(dāng)位移為50mm時(shí)，輸出電壓U=1×10^(-3)×50=0.05V。3.若輸出電壓