2025年高職自動化（傳感器與檢測技術(shù)）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(fù)性越好D.靈敏度越高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.兩熱電極材料不同，兩接點溫度相同C.兩熱電極材料相同，兩接點溫度不同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)主要取決于A.材料力學(xué)性能B.應(yīng)變片幾何尺寸C.測量時的溫度D.應(yīng)變片的制作工藝5.下列哪種傳感器常用于測量壓力A.光纖傳感器B.壓電式傳感器C.光電式傳感器D.磁敏式傳感器6.半導(dǎo)體氣敏傳感器主要用于檢測A.濕度B.氣體成分C.溫度D.光照強度7.超聲波傳感器利用超聲波的A.折射特性B.反射特性C.衍射特性D.干涉特性8.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(dǎo)體材料不均勻C.環(huán)境溫度變化D.激勵電流不穩(wěn)定9.用于測量轉(zhuǎn)速的傳感器是A.加速度傳感器B.速度傳感器C.光電編碼器D.溫度傳感器10.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)不包括A.線性度B.響應(yīng)時間C.重復(fù)性D.遲滯11.下列哪種傳感器可用于非接觸測量A.應(yīng)變片B.熱電偶C.激光位移傳感器D.壓阻式傳感器12.電容式傳感器的測量電路不包括A.調(diào)頻電路B.調(diào)幅電路C.脈沖寬度調(diào)制電路D.放大電路13.壓電式傳感器不能測量A.靜態(tài)力B.動態(tài)力C.壓力D.加速度14.熱電阻傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的A.熱電效應(yīng)B.應(yīng)變效應(yīng)C.熱阻效應(yīng)D.壓阻效應(yīng)15.光電傳感器利用的是A.光電效應(yīng)B.電磁感應(yīng)效應(yīng)C.壓電效應(yīng)D.熱阻效應(yīng)16.下列哪種傳感器屬于有源傳感器A.電阻應(yīng)變片B.壓電式傳感器C.電容式傳感器D.電感式傳感器17.傳感器的輸出信號調(diào)理電路不包括A.放大電路B.濾波電路C.整形電路D.電源電路18.用于測量液位的傳感器是A.超聲波液位傳感器B.加速度傳感器C.溫度傳感器D.壓力傳感器19.傳感器的動態(tài)特性主要包括A.線性度和靈敏度B.響應(yīng)特性和頻率特性C.重復(fù)性和遲滯D.零點輸出和滿量程輸出20.下列哪種傳感器常用于汽車電子系統(tǒng)A.光纖傳感器B.氣體傳感器C.胎壓傳感器D.激光傳感器第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請在橫線上填上正確答案。1.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和______組成。2.傳感器的靜態(tài)特性主要有線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、______等。3.熱電偶的熱電勢由______電勢和接觸電勢組成。4.應(yīng)變片的溫度補償方法主要有______補償法和______補償法。5.光電傳感器按接收狀態(tài)可分為______型和______型。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，請簡要回答問題。1.簡述傳感器的定義和作用。（不少于50字）2.說明電感式傳感器與電渦流式傳感器的工作原理及應(yīng)用場合的差異。（不少于80字）3.簡述熱電偶的測溫原理及優(yōu)點。（不少于60字）4.解釋傳感器的線性度，并說明如何改善傳感器的線性度。（不少于70字）（三）分析題（共15分）答題要求：本大題共1小題，請根據(jù)所給材料進(jìn)行分析。材料：有一個應(yīng)變片測量力的系統(tǒng)，應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，彈性元件受力產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化，通過測量電阻變化來測量力的大小。已知應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為2，初始電阻為120Ω，當(dāng)受力時應(yīng)變片電阻變?yōu)?21.2Ω。1.計算應(yīng)變片的應(yīng)變值。2.若彈性元件的彈性模量為200GPa，求所測的力的大小。（假設(shè)彈性元件的尺寸符合胡克定律適用條件）（四）綜合題（共10分）答題要求：本大題共2小題，請結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行綜合分析解答。材料：在一個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，需要測量管道內(nèi)液體的流量、壓力和溫度，并將這些參數(shù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)進(jìn)行處理。已知管道內(nèi)液體為水，溫度范圍為20℃-80℃，壓力范圍為0.5MPa-2MPa，流量范圍為0-10m3/h。1.請選擇合適的傳感器分別測量流量、壓力和溫度，并說明理由。（每個傳感器選擇及理由不少于50字）2.設(shè)計一個簡單的電路將傳感器輸出信號調(diào)理為適合控制系統(tǒng)處理的標(biāo)準(zhǔn)信號（如0-5V或4-20mA）。（可簡要說明各調(diào)理電路的功能及連接方式）（五）設(shè)計題（共5分）答題要求：本大題共1小題，請根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計一個利用超聲波傳感器檢測物體距離的電路，要求當(dāng)物體距離傳感器小于10cm時，輸出一個高電平信號，大于10cm時輸出低電平信號。請畫出電路原理圖，并簡要說明各元件的作用。答案：1.D2.C3.D4.A5.B6.B7.B8.A9.C10.B11.C12.D13.A14.C15.A16.B17.D18.A19.B20.C填空題答案：1.轉(zhuǎn)換電路2.零點輸出3.溫差4.自補償；橋路補償5.反射；透射簡答題答案：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。其作用是將各種物理量、化學(xué)量等信息轉(zhuǎn)換為電信號，以便后續(xù)進(jìn)行處理、顯示、控制等操作，實現(xiàn)對各種參數(shù)的監(jiān)測和控制。2.電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)被測物體靠近或遠(yuǎn)離電感元件時，引起電感變化從而檢測。常用于位移、厚度、應(yīng)變等測量。電渦流式傳感器基于電渦流效應(yīng)，通過交變磁場在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生電渦流，影響線圈阻抗來檢測。常用于金屬材料探傷、測厚、位移測量等。應(yīng)用場合差異在于電感式適用多種材質(zhì)，電渦流式主要針對金屬導(dǎo)體。3.熱電偶測溫原理是基于熱電效應(yīng)，兩種不同材料的導(dǎo)體組成閉合回路，當(dāng)兩接點溫度不同時，回路中產(chǎn)生熱電勢。優(yōu)點有結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍廣、精度較高、響應(yīng)速度快、可用于惡劣環(huán)境等。4.傳感器的線性度是指傳感器輸出與輸入之間保持線性關(guān)系的程度。改善線性度可采用非線性校正電路，如通過硬件電路對傳感器輸出進(jìn)行非線性補償；也可選擇線性度好的傳感器型號；還可對傳感器進(jìn)行分段線性化處理等。分析題答案：1.根據(jù)公式\(\DeltaR/R=K\varepsilon\)，已知\(\DeltaR=121.2-120=1.2\Omega\)，\(R=120\Omega\)，\(K=2\)，則應(yīng)變\(\varepsilon=\DeltaR/(R\timesK)=1.2/(120\times2)=0.005\)。2.由胡克定律\(F=EA\varepsilon\)（假設(shè)\(A=1\)），\(E=200GPa=200\times10^9Pa\)，\(\varepsilon=0.005\)，則\(F=200\times10^9\times1\times0.005=1\times10^6N\)。綜合題答案：1.流量測量可選用渦輪流量計，它通過檢測渦輪的轉(zhuǎn)速來測量流量，精度高、線性好，適用于水流量測量。壓力測量選用壓阻式壓力傳感器，能將壓力變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，測量精度高，適合該壓力范圍。溫度測量用鉑電阻溫度傳感器，精度高、穩(wěn)定性好，能滿足給定溫度范圍。2.流量傳感器輸出信號經(jīng)放大、濾波后，通過電壓-電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為4-20mA信號。壓力傳感器輸出信號先放大，再經(jīng)線性化處理后通過電壓-電流轉(zhuǎn)換電路輸出4-20mA信號。溫度傳感器輸出信號經(jīng)放大、線性化處理后，通過電壓-電流轉(zhuǎn)換電路輸出4-20