(2025年)傳感器應(yīng)用技術(shù)考試題及答案合集一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種傳感器利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)壓力測量？A.電容式壓力傳感器B.壓電式壓力傳感器C.壓阻式壓力傳感器D.電感式壓力傳感器2.光電傳感器中，若被測物體為透明材料，通常優(yōu)先選擇的檢測方式是？A.對射式B.反射式C.漫反射式D.槽式3.熱電偶傳感器測量溫度時，若參考端溫度無法保持0℃，需采用的補(bǔ)償方法是？A.冷端恒溫法B.電橋補(bǔ)償法C.延長導(dǎo)線法D.分度表修正法4.MEMS加速度傳感器的核心敏感結(jié)構(gòu)通常是？A.懸臂梁-質(zhì)量塊B.壓電陶瓷片C.應(yīng)變片陣列D.光纖光柵5.用于氣體檢測的電化學(xué)傳感器，其輸出信號通常與被測氣體的哪種特性直接相關(guān)？A.濃度B.溫度C.濕度D.壓力6.磁阻傳感器測量磁場時，若被測磁場方向與傳感器敏感軸夾角為θ，則輸出信號與以下哪項(xiàng)成正比？A.sinθB.cosθC.tanθD.θ27.光纖傳感器中，基于相位調(diào)制的干涉型傳感器主要用于測量？A.溫度B.位移C.加速度D.磁場8.紅外溫度傳感器測量人體體溫時，需修正的關(guān)鍵參數(shù)是？A.環(huán)境溫度B.人體發(fā)射率C.傳感器響應(yīng)時間D.被測距離9.以下哪種傳感器可實(shí)現(xiàn)非接觸式液位測量？A.浮球式液位傳感器B.差壓式液位傳感器C.超聲波液位傳感器D.電容式液位傳感器10.氣體傳感器中，催化燃燒式傳感器主要用于檢測？A.有毒氣體（如CO）B.可燃?xì)怏w（如甲烷）C.腐蝕性氣體（如Cl?）D.惰性氣體（如氬氣）二、填空題（每空1分，共20分）1.傳感器的基本組成包括敏感元件、__________和信號調(diào)理電路。2.衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有線性度、__________、重復(fù)性和遲滯。3.應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K定義為__________與__________的比值。4.壓電式傳感器的工作原理基于__________效應(yīng)，其輸出信號需通過__________放大器實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。5.熱電阻傳感器常用材料為__________和__________，其中__________的溫度系數(shù)更高。6.光纖傳感器按調(diào)制方式可分為__________型和__________型，其中__________型傳感器需使用光源和光電探測器。7.霍爾傳感器的輸出電壓與__________、__________和__________成正比。8.氣體傳感器中，金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）傳感器的靈敏度隨環(huán)境__________變化顯著，需通過__________補(bǔ)償提高穩(wěn)定性。三、簡答題（每題8分，共40分）1.比較壓阻式傳感器與壓電式傳感器的工作原理及應(yīng)用場景差異。2.說明光電編碼器的增量式與絕對式編碼方式的區(qū)別，并列舉其典型應(yīng)用。3.分析光纖傳感器在復(fù)雜電磁環(huán)境中的優(yōu)勢，并舉例說明其在工業(yè)監(jiān)測中的具體應(yīng)用。4.簡述MEMS傳感器的微型化對物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計(jì)的影響，需從功耗、集成度、成本三方面展開。5.設(shè)計(jì)一個基于傳感器的智能溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，需說明需監(jiān)測的參數(shù)、傳感器選型及信號傳輸方案。四、分析設(shè)計(jì)題（每題10分，共20分）1.某汽車廠商需開發(fā)新一代輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS），要求：①工作溫度范圍-40℃~125℃；②壓力測量精度±0.5%FS；③電池壽命≥5年。請完成以下設(shè)計(jì)：（1）選擇壓力傳感器類型并說明理由；（2）設(shè)計(jì)信號調(diào)理電路的關(guān)鍵模塊（需包含溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)）；（3）提出低功耗優(yōu)化策略。2.某化工企業(yè)需監(jiān)測反應(yīng)釜內(nèi)腐蝕性液體的液位（量程0~5m）、溫度（0~200℃）及pH值（2~12），要求傳感器具備防爆、抗腐蝕能力。請：（1）為三種參數(shù)選擇適配的傳感器類型；（2）設(shè)計(jì)傳感器與上位機(jī)的通信方案（需考慮信號抗干擾）；（3）提出傳感器長期穩(wěn)定性的維護(hù)措施。答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.A3.B4.A5.A6.B7.B8.B9.C10.B二、填空題1.轉(zhuǎn)換元件2.靈敏度3.電阻相對變化率（ΔR/R）、應(yīng)變（ε）4.壓電、電荷5.鉑（Pt）、銅（Cu）、鉑6.功能（傳感）、非功能（傳光）、非功能7.激勵電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度、霍爾系數(shù)8.濕度、溫度三、簡答題1.壓阻式傳感器基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)（電阻率隨應(yīng)力變化），輸出為電阻變化，需外部電源，適用于靜態(tài)或低頻壓力測量（如電子秤、胎壓監(jiān)測）；壓電式傳感器基于壓電材料的壓電效應(yīng)（電荷隨應(yīng)力變化），輸出為電荷/電壓，僅適用于動態(tài)測量（如振動監(jiān)測、沖擊測試）。兩者均用于應(yīng)力/壓力檢測，但壓阻式可測靜態(tài)，壓電式僅測動態(tài)。2.增量式編碼器通過脈沖計(jì)數(shù)測量位移/轉(zhuǎn)速，斷電后需重新歸零，適用于普通電機(jī)控制；絕對式編碼器每個位置對應(yīng)唯一編碼，斷電后位置信息保留，適用于高精度定位（如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人關(guān)節(jié)）。區(qū)別：增量式依賴計(jì)數(shù)，絕對式直接編碼；增量式成本低，絕對式可靠性高。3.光纖傳感器優(yōu)勢：①抗電磁干擾（光纖為絕緣體）；②本征安全（無電火花）；③可遠(yuǎn)程監(jiān)測（光信號傳輸損耗小）。工業(yè)應(yīng)用示例：高壓輸電線路溫度監(jiān)測（替代傳統(tǒng)電類傳感器，避免電磁干擾）；石油管道泄漏檢測（分布式光纖傳感器實(shí)時定位泄漏點(diǎn)）。4.影響：①功耗降低（微型化減少芯片面積，降低靜態(tài)電流）；②集成度提升（MEMS可與ASIC電路單片集成，縮小終端體積）；③成本下降（批量制造工藝成熟，單位成本降低）。例如，物聯(lián)網(wǎng)手環(huán)中集成MEMS加速度計(jì)+溫度傳感器，總功耗<1mW，體積<5mm3，單顆成本<1美元。5.監(jiān)測參數(shù)：溫度（-10℃~40℃）、濕度（30%~90%RH）、光照強(qiáng)度（0~10萬lux）、CO?濃度（300~2000ppm）。傳感器選型：溫度（DS18B20數(shù)字傳感器）、濕度（SHT30電容式）、光照（BH1750數(shù)字光強(qiáng)計(jì)）、CO?（NDIR紅外氣體傳感器）。傳輸方案：傳感器通過I2C/單總線連接微控制器（如STM32），經(jīng)LoRa模塊無線傳輸至網(wǎng)關(guān)（傳輸距離>2km，低功耗）。四、分析設(shè)計(jì)題1.（1）壓力傳感器選擇MEMS壓阻式（理由：工作溫度范圍寬，精度高，可集成溫度傳感器實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，適合TPMS微型化需求）。（2）信號調(diào)理電路模塊：①惠斯通電橋（將電阻變化轉(zhuǎn)為電壓）；②儀用放大器（放大微弱信號）；③溫度傳感器（如PT1000）+微控制器（通過查表法補(bǔ)償溫度引起的壓力漂移）；④ADC（16位，保證精度）。（3）低功耗策略：①采用休眠模式（僅在輪胎旋轉(zhuǎn)時喚醒，通過加速度計(jì)檢測運(yùn)動）；②降低采樣頻率（非高速行駛時1Hz，高速時10Hz）；③使用低功耗MCU（如MSP430）；④優(yōu)化電路拓?fù)洌p少無源元件，降低靜態(tài)電流）。2.（1）液位：超聲波傳感器（非接觸，抗腐蝕）；溫度：鎧裝Pt100熱電阻（不銹鋼保護(hù)套，耐腐）；pH值：玻璃電極式pH傳感器（聚四氟乙烯封裝，防腐蝕）。（2）通信方案：傳感器輸出信號（液位：4~20mA電流；溫度：Pt100電阻信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)為4~20mA；pH：0~5V電壓）通過屏蔽電纜傳輸至防爆型隔離器（抑制電磁干