2025年大學第二學年（檢測技術與自動化裝置）傳感器技術階段測試題及答案

（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：本大題共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。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.重復性越好D.分辨力越高2.傳感器的靜態(tài)特性指標不包括（）。A.靈敏度B.固有頻率C.線性度D.遲滯3.下列傳感器中，屬于有源傳感器的是（）。A.應變片B.熱電偶C.壓電陶瓷D.光電池4.測量壓力的電容式傳感器的工作原理是（）。A.變面積式B.變極距式C.變介電常數(shù)式D.以上都不是5.金屬應變片的靈敏系數(shù)主要由（）決定。A.材料力學性能B.幾何尺寸變化C.溫度變化D.應變大小6.光纖傳感器利用光纖的（）來檢測被測量。A.傳光特性B.傳感特性C.傳輸特性D.以上都可以7.霍爾元件不等位電勢產(chǎn)生的主要原因是（）。A.霍爾電極安裝位置不對稱B.半導體材料不均勻C.激勵電流不穩(wěn)定D.磁場不均勻8.超聲波傳感器的工作頻率越高，（）。A.波長越長B.指向性越好C.傳播距離越遠D.靈敏度越高9.下列屬于數(shù)字式傳感器的是（）。A.電阻應變片B.熱電偶C.光柵D.電容式傳感器10.傳感器的輸出信號達到穩(wěn)定時，輸出信號變化與輸入信號變化的比值稱為（）。A.靈敏度B.線性度C.遲滯D.重復性第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每題3分，共15分）1.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和______三部分組成。2.應變片的溫度誤差主要由______和______引起。3.電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和______型。4.光纖傳感器可分為功能型光纖傳感器和______光纖傳感器。5.霍爾傳感器的靈敏度與霍爾元件的______、______等有關。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述傳感器的定義和分類。2.說明金屬應變片和半導體應變片的工作原理及特點差異。3.簡述電容式傳感器的優(yōu)缺點。四、分析題（每題10分，共20分）材料：有一個測量位移的自感式傳感器，其線圈匝數(shù)為N，磁導率為μ，氣隙長度為l，氣隙截面積為S。當位移變化時，氣隙長度l發(fā)生改變。1.請分析該傳感器的工作原理，并推導其輸出電壓與位移的關系。2.若要提高該傳感器的靈敏度，可采取哪些措施？五、設計題（共5分）設計一個簡單的溫度控制系統(tǒng)，要求采用熱敏電阻作為溫度傳感器，通過單片機控制加熱或制冷設備來保持溫度恒定。請簡述設計思路和主要組成部分。答案：1.D2.B3.D4.B5.A6.B7.A8.B9.C10.A二、1.基本轉(zhuǎn)換電路2.電阻溫度系數(shù)的影響、試件與應變片材料的線膨脹系數(shù)不同3.變介電常數(shù)4.非功能型5.材料性質(zhì)、幾何尺寸三、1.傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。分類：按工作原理分有電阻式、電容式、電感式、壓電式、磁電式等；按被測量分有力、壓力、位移、溫度、速度等傳感器；按敏感元件材料分有半導體傳感器、陶瓷傳感器、光纖傳感器等。2.金屬應變片工作原理：基于金屬導體的應變效應，即金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化。特點：靈敏度較低，線性度較好，溫度穩(wěn)定性較好。半導體應變片工作原理：基于壓阻效應，即半導體材料在受到應力作用時，其電阻率發(fā)生顯著變化。特點：靈敏度高，線性度較差，溫度穩(wěn)定性較差。3.優(yōu)點：結構簡單、靈敏度高、動態(tài)響應特性好、適應性強。缺點：輸出阻抗高、負載能力差、寄生電容影響大、輸出特性非線性。四、1.工作原理：根據(jù)自感式傳感器的工作原理，當氣隙長度l變化時，磁路磁阻變化，導致線圈自感L變化。由自感公式L=μN2S/l可知，L與l成反比。當有激勵電流i通過線圈時，根據(jù)電磁感應定律，線圈產(chǎn)生的感應電動勢e=-Ldi/dt。所以輸出電壓與位移成反比關系（位移增大，氣隙長度增大，自感減小，感應電動勢減?。?。2.措施：減小氣隙初始長度l；增加線圈匝數(shù)N；增大磁導率μ；增大氣隙截面積S。五、設計思路：熱敏電阻將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，