2025年大學(xué)大一（機(jī)械電子工程）傳感器應(yīng)用基礎(chǔ)階段測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個選項(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括號內(nèi)。1.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)不包括以下哪一項(xiàng)（）A.線性度B.遲滯C.重復(fù)性D.響應(yīng)時間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.應(yīng)變片的靈敏系數(shù)主要取決于（）A.材料的性質(zhì)B.應(yīng)變片的尺寸C.制作工藝D.測量環(huán)境4.電容式傳感器測量電路采用變壓器電橋的優(yōu)點(diǎn)是（）A.靈敏度高B.線性度好C.抗干擾能力強(qiáng)D.以上都是5.壓電式傳感器測量電路前置放大器的主要作用是（）A.放大信號B.阻抗匹配C.濾波D.以上都不是6.下列哪種傳感器可用于測量溫度（）A.應(yīng)變片B.熱電偶C.電容式傳感器D.霍爾傳感器7.熱電阻傳感器測量溫度時，其電阻值與溫度的關(guān)系是（）A.線性關(guān)系B.非線性關(guān)系C.指數(shù)關(guān)系D.對數(shù)關(guān)系8.光電傳感器的工作原理是基于（）A.光電效應(yīng)B.電磁感應(yīng)C.壓電效應(yīng)D.熱電效應(yīng)9.光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)不包括（）A.抗電磁干擾B.靈敏度高C.耐腐蝕D.可用于易燃易爆環(huán)境10.超聲波傳感器的工作頻率范圍一般在（）A.20Hz-20kHzB.20kHz-1MHzC.1MHz-10MHzD.10MHz-100MHz11.傳感器的分辨率是指（）A.傳感器能夠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.傳感器在規(guī)定條件下的最大測量值D.傳感器的測量精度12.以下哪種傳感器常用于汽車的防抱死制動系統(tǒng)（）A.加速度傳感器B.壓力傳感器C.轉(zhuǎn)速傳感器D.以上都是13.智能傳感器的特點(diǎn)不包括（）A.具有自診斷功能B.能自動補(bǔ)償C.價格便宜D.可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和通信14.傳感器的遲滯現(xiàn)象是指（）A.正反行程輸出特性不重合B.輸出信號隨時間變化C.輸出信號與輸入信號不成比例D.傳感器不能正常工作15.下列哪種傳感器可用于測量液位（）A.電容式傳感器B.電感式傳感器C.超聲波傳感器D.以上都可以16.傳感器的零點(diǎn)輸出是指（）A.輸入為零時的輸出信號B.輸出信號的最小值C.傳感器的初始狀態(tài)D.以上都不是17.基于半導(dǎo)體材料的傳感器不包括（）A.氣敏傳感器B.濕敏傳感器C.力敏傳感器D.光纖傳感器18.傳感器的動態(tài)特性指標(biāo)不包括以下哪一項(xiàng)（）A.上升時間B.響應(yīng)時間C.超調(diào)量D.線性度19.以下哪種傳感器可用于測量振動（）A.加速度傳感器B.位移傳感器C.速度傳感器D.以上都可以20.傳感器的精度是指（）A.傳感器輸出值與真實(shí)值的接近程度B.傳感器的分辨率C.傳感器的線性度D.傳感器的遲滯第II卷（非選擇題，共60分）答題要求：請將答案寫在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)，字跡要清晰，論述要準(zhǔn)確。填空題（共10分，每空1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.電感式傳感器可分為______、______和______等類型。3.電容式傳感器的測量電路有______、______和______等。4.熱電偶的熱電勢由______和______兩部分組成。5.光電傳感器可分為______、______和______等類型。簡答題（共20分，每題5分）1.簡述傳感器的分類方法。2.說明應(yīng)變片測量應(yīng)變的原理。3.分析電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。4.簡述光纖傳感器的工作原理及特點(diǎn)。綜合題（共20分）有一個基于壓電效應(yīng)的壓力傳感器，其靈敏度為20pC/Pa。當(dāng)受到壓力P作用時，輸出電荷Q=200pC。已知該傳感器的電容C=1000pF，連接的電荷放大器的反饋電容Cf=100pF。求：1.所測壓力P的大小。（5分）2.電荷放大器的輸出電壓Uo。（5分）3.若壓力變化為10Pa，求電荷放大器輸出電壓的變化量ΔUo。（10分）材料分析題（共10分）材料：在工業(yè)自動化生產(chǎn)線上，需要對產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行精確測量。現(xiàn)采用激光位移傳感器進(jìn)行測量，其原理是通過發(fā)射激光束并接收反射光，根據(jù)激光束的傳播時間計算出物體表面到傳感器的距離。在實(shí)際測量過程中，發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果存在一定的誤差。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)誤差主要來源于環(huán)境溫度的變化、被測物體表面的粗糙度以及激光束的發(fā)散等因素。問題：1.請針對上述誤差來源，提出相應(yīng)的解決措施。（5分）2.說明激光位移傳感器在工業(yè)自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用優(yōu)勢。（5分）設(shè)計題（共10分）設(shè)計一個用于監(jiān)測室內(nèi)溫度和濕度的傳感器系統(tǒng)，要求：1.選擇合適的傳感器，并說明理由。（3分）2.畫出系統(tǒng)的組成框圖，并簡要說明各部分的功能。（4分）3.簡述如何實(shí)現(xiàn)對溫度和濕度數(shù)據(jù)的采集與顯示。（3分）答案：1.D2.C3.A4.D5.B6.B7.A8.A9.B10.B11.A12.D13.C14.A15.D16.A17.D18.D19.D20.A填空題答案：1.敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路2.自感式、互感式、渦流式3.調(diào)頻電路、運(yùn)算放大器電路、脈沖寬度調(diào)制電路4.接觸電動勢、溫差電動勢5.光電效應(yīng)型、光導(dǎo)型、光電池型簡答題答案：1.按被測物理量分類，如位移傳感器、壓力傳感器等；按工作原理分類，如電阻式、電容式等；按信號轉(zhuǎn)換特征分類，如模擬式、數(shù)字式；按能量關(guān)系分類，如能量轉(zhuǎn)換型（有源）、能量控制型（無源）。2.應(yīng)變片粘貼在受力構(gòu)件上，構(gòu)件受力產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變片隨之變形，其電阻值發(fā)生變化，通過測量電阻變化來測量應(yīng)變。3.優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)好；缺點(diǎn)：輸出阻抗高、易受干擾、非線性誤差大。4.工作原理：利用光在光纖中傳播時，因外界因素導(dǎo)致光的強(qiáng)度、相位、頻率等參數(shù)變化來檢測被測量。特點(diǎn)：抗電磁干擾、耐腐蝕、靈敏度高、可用于惡劣環(huán)境。綜合題答案：1.由Q=kP，可得P=Q/k=200pC/20pC/Pa=10Pa。2.電荷放大器輸出電壓Uo=Q/Cf=200pC/100pF=2V。3.壓力變化10Pa時，電荷變化量ΔQ=kΔP=20pC/Pa×10Pa=200pC，輸出電壓變化量ΔUo=ΔQ/Cf=200pC/100pF=2V。材料分析題答案：1.措施：控制環(huán)境溫度穩(wěn)定，對被測物體表面進(jìn)行處理降低粗糙度，優(yōu)化激光束發(fā)射裝置減少發(fā)散。2.優(yōu)勢：非接觸測量，精度高，響應(yīng)速度快，可實(shí)時獲取尺寸數(shù)據(jù)，便于工業(yè)自動化生產(chǎn)線進(jìn)行精確控制和質(zhì)量檢