2025年大學(xué)一年級（機(jī)械電子工程）傳感器技術(shù)應(yīng)用試題及答案

（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：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請將正確答案填寫在相應(yīng)位置。1.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)中，反映傳感器對被測量變化的響應(yīng)能力的是（）A.線性度B.靈敏度C.遲滯D.重復(fù)性2.下列哪種傳感器不屬于基于壓電效應(yīng)的傳感器（）A.壓電式加速度傳感器B.壓電式壓力傳感器C.應(yīng)變片D.超聲波傳感器3.對于變極距型電容式傳感器，其靈敏度與極距的關(guān)系是（）A.成正比B.成反比C.平方成正比D.平方成反比4.霍爾元件能夠檢測的物理量是（）A.磁場B.電場C.溫度D.壓力5.某傳感器的輸出信號為4-20mA的電流信號，其零點(diǎn)輸出電流為4mA，滿量程輸出電流為20mA，當(dāng)輸入信號為滿量程的一半時，輸出電流為（）A.8mAB.10mAC.12mAD.14mA6.光纖傳感器利用光纖的（）來感知外界物理量的變化。A.傳光特性B.傳感特性C.光學(xué)特性D.電磁特性第II卷（非選擇題共70分）7.（10分）簡述傳感器的定義及其組成部分。8.（15分）說明應(yīng)變片式傳感器測量應(yīng)變的工作原理。9.（15分）現(xiàn)有一個熱敏電阻，其阻值隨溫度變化的關(guān)系為R=R0e^(-B/T)，其中R0為參考電阻，B為熱敏電阻常數(shù)，T為絕對溫度。當(dāng)溫度從25℃升高到50℃時，若R0=10kΩ，B=3950K，求此時熱敏電阻的阻值變化情況。10.（20分）材料：在工業(yè)自動化生產(chǎn)中，需要對生產(chǎn)線上的零件尺寸進(jìn)行精確測量。一種激光位移傳感器被應(yīng)用于此場景。它通過發(fā)射激光束并測量反射光的時間差來確定物體的距離。當(dāng)零件通過測量區(qū)域時，傳感器會實(shí)時采集距離數(shù)據(jù)。問題：請分析激光位移傳感器在該工業(yè)自動化生產(chǎn)場景中的應(yīng)用原理，并說明其優(yōu)勢。11.（20分）材料：某汽車發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中，需要監(jiān)測其轉(zhuǎn)速和溫度等參數(shù)。一種磁電式轉(zhuǎn)速傳感器和熱電偶溫度傳感器被安裝在發(fā)動機(jī)上。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，傳感器內(nèi)部的線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而輸出與轉(zhuǎn)速成正比的電信號。熱電偶溫度傳感器則是基于熱電效應(yīng)，將溫度變化轉(zhuǎn)化為電動勢變化來測量溫度。問題：分別闡述磁電式轉(zhuǎn)速傳感器和熱電偶溫度傳感器在汽車發(fā)動機(jī)監(jiān)測中的工作原理，并說明它們?nèi)绾螀f(xié)同工作以保障發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行。答案：1.B2.C3.D4.A5.C6.B7.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。組成部分包括敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路等。敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換為電信號；信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進(jìn)行放大、濾波、線性化等處理，以獲得便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號。8.應(yīng)變片式傳感器測量應(yīng)變的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)。當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，其電阻值會發(fā)生變化。應(yīng)變片通常由電阻絲繞成柵狀，粘貼在彈性元件上。當(dāng)彈性元件受力產(chǎn)生應(yīng)變時，應(yīng)變片隨之變形，導(dǎo)致電阻值改變。通過測量電阻值的變化，利用惠斯通電橋等電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，從而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)變的測量。9.首先將溫度轉(zhuǎn)換為絕對溫度，25℃對應(yīng)的絕對溫度T1=273+25=298K，50℃對應(yīng)的絕對溫度T2=273+50=323K。根據(jù)公式R=R0e^(-B/T)，當(dāng)T=T1時，R1=10kΩ×e^(-3950/298)；當(dāng)T=T2時，R2=10kΩ×e^(-3950/323)。計(jì)算可得R1和R2的值，進(jìn)而求出阻值變化情況。10.激光位移傳感器在工業(yè)自動化生產(chǎn)場景中的應(yīng)用原理是通過發(fā)射激光束并測量反射光的時間差來確定物體的距離。當(dāng)零件通過測量區(qū)域時，傳感器實(shí)時采集距離數(shù)據(jù)。優(yōu)勢在于測量精度高，可以精確測量零件尺寸；響應(yīng)速度快，能實(shí)時獲取數(shù)據(jù)；非接觸式測量，不會對零件造成損傷；可適應(yīng)多種工業(yè)環(huán)境，可靠性強(qiáng)，有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。11.磁電式轉(zhuǎn)速傳感器利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，傳感器內(nèi)部的線圈會切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，輸出與轉(zhuǎn)速成正比的電信號，從而測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。熱電偶溫度傳感器基于熱電效應(yīng)，將溫度變化轉(zhuǎn)化為電動勢變化來測量發(fā)動機(jī)溫度。它們協(xié)同工作時