2025年高職（機電一體化技術(shù)）傳感器實訓(xùn)綜合測試題及答案

（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.以下哪種傳感器不屬于機電一體化技術(shù)中常用的傳感器類型？A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.生物傳感器D.位移傳感器2.傳感器的靜態(tài)特性不包括以下哪一項？A.線性度B.靈敏度C.響應(yīng)時間D.重復(fù)性3.某位移傳感器測量范圍為0-100mm，其輸出電壓與位移呈線性關(guān)系，靈敏度為2mV/mm，當(dāng)輸入位移為50mm時，輸出電壓為多少？A.50mVB.100mVC.150mVD.200mV4.應(yīng)變片式傳感器利用了材料的什么特性來測量應(yīng)變？A.壓電效應(yīng)B.壓阻效應(yīng)C.光電效應(yīng)D.電磁感應(yīng)5.電容式傳感器常用于測量哪種物理量？A.溫度B.壓力C.速度D.流量6.電感式傳感器基于什么原理工作？A.電磁感應(yīng)原理B.霍爾效應(yīng)C.熱電效應(yīng)D.光電效應(yīng)7.以下哪種傳感器可用于測量轉(zhuǎn)速？A.加速度傳感器B.超聲波傳感器C.光電編碼器D.濕度傳感器8.傳感器的分辨率是指什么？A.傳感器能檢測到的最小輸入變化量B.傳感器輸出信號的最大變化量C.傳感器的測量精度D.傳感器的線性范圍9.熱電偶傳感器是利用什么效應(yīng)來測量溫度的？A.熱電效應(yīng)B.壓阻效應(yīng)C.光電效應(yīng)D.電磁感應(yīng)10.熱電阻傳感器的阻值隨溫度如何變化？A.溫度升高阻值增大B.溫度升高阻值減小C.溫度變化阻值不變D.無規(guī)律變化11.超聲波傳感器利用超聲波的什么特性來檢測目標(biāo)？A.反射B.折射C.衍射D.干涉12.光纖傳感器主要利用了光的什么特性？A.反射B.折射C.干涉D.以上都是13.霍爾傳感器可用于測量什么物理量？A.磁場強度B.電場強度C.溫度D.壓力14.傳感器的遲滯現(xiàn)象是指什么？A.正反行程輸出不一致B.輸出信號隨時間變化C.測量精度不高D.線性度不好15.某傳感器的測量精度為±0.5%，測量值為100，其最大可能誤差是多少？A.0.5B.1C.5D.1016.壓電式傳感器常用于測量什么？A.力B.溫度C.速度D.流量17.傳感器的零點輸出是指什么情況下的輸出？A.輸入為零B.輸入最大C.輸出最大D.無輸出18.光電傳感器利用了光的什么效應(yīng)來檢測物體？A.光電效應(yīng)B.熱電效應(yīng)C.壓阻效應(yīng)D.電磁感應(yīng)19.傳感器的動態(tài)特性主要關(guān)注傳感器對什么的響應(yīng)？A.靜態(tài)信號B.動態(tài)信號C.直流信號D.交流信號20.以下哪種傳感器可用于檢測物體的接近程度？A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.接近傳感器D.流量傳感器第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。請在橫線上填寫正確答案。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，通常由______、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路組成。2.傳感器的靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化量與引起此變化的輸入變化量的______。3.應(yīng)變片式傳感器的測量原理是基于材料的______效應(yīng)。4.電容式傳感器的電容量與極板間距離成______比，與極板面積成______比。5.熱電偶傳感器的熱電勢由______電勢和______電勢組成。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡要回答問題。1.簡述傳感器的作用及其在機電一體化系統(tǒng)中的重要性。2.說明傳感器靜態(tài)特性中線性度的含義，并舉例說明線性度不好可能帶來的問題。3.電容式傳感器有哪些優(yōu)點？4.簡述光電編碼器測量轉(zhuǎn)速的原理。（三）計算題（共15分）答題要求：本大題共3小題，第1、2小題各5分，第3小題5分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、公式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。1.已知某壓力傳感器的靈敏度為5mV/Pa，當(dāng)輸入壓力為2000Pa時，求輸出電壓值。2.一個電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K=2，初始電阻R0=120Ω，當(dāng)受到應(yīng)變時電阻變化量ΔR=1.2Ω，求此時的應(yīng)變ε。3.某電容式傳感器的電容變化量為10pF，已知其靈敏度為0.05pF/mm，求引起電容變化的位移變化量。（四）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在實際的機電一體化系統(tǒng)中，傳感器的選擇至關(guān)重要。例如，在一個自動化生產(chǎn)線上，需要對生產(chǎn)過程中的多個物理量進行監(jiān)測。首先要監(jiān)測溫度，以確保生產(chǎn)環(huán)境符合工藝要求；還要監(jiān)測壓力，保證設(shè)備運行穩(wěn)定；同時需要測量工件的尺寸，實現(xiàn)精確加工。對于溫度監(jiān)測，選用了熱電偶傳感器，它能將溫度變化轉(zhuǎn)化為熱電勢輸出，便于后續(xù)處理。壓力監(jiān)測采用了應(yīng)變片式壓力傳感器，通過測量應(yīng)變來得到壓力值。而工件尺寸測量則使用了激光位移傳感器，利用激光反射原理精確測量距離，從而確定工件尺寸。問題：1.為什么在該自動化生產(chǎn)線上溫度監(jiān)測選用熱電偶傳感器？（5分）2.應(yīng)變片式壓力傳感器是如何測量壓力的？（5分）（五）設(shè)計題（共5分）答題要求：設(shè)計一個簡單的傳感器應(yīng)用電路，用于檢測某物體的接近程度。要求說明選用的傳感器類型、工作原理，并畫出簡單的電路原理圖（可簡要描述電路連接方式）。答案：1.C2.C3.B4.B5.B6.A7.C8.A9.A10.A11.A12.D13.A14.A15.A16.A17.A18.A19.B20.C填空題答案：1.敏感元件2.比值3.壓阻4.反；正5.接觸；溫差簡答題答案：1.傳感器的作用是感受被測量并轉(zhuǎn)換為可用輸出信號。在機電一體化系統(tǒng)中，它是獲取信息的關(guān)鍵部件，能將外界物理量轉(zhuǎn)換為電信號，為后續(xù)的控制、處理等環(huán)節(jié)提供依據(jù)，使系統(tǒng)實現(xiàn)自動化、智能化運行，對提高系統(tǒng)性能和可靠性至關(guān)重要。2.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。線性度不好會導(dǎo)致測量誤差，例如在測量位移時，若線性度不佳，輸出電壓與位移不成正比，會使位移測量不準(zhǔn)確，影響系統(tǒng)對位置的精確控制。3.電容式傳感器優(yōu)點有：靈敏度高、分辨率高、能測量多種物理量、動態(tài)響應(yīng)特性好、結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強等。光電編碼器測量轉(zhuǎn)速原理：光電編碼器通過碼盤上的編碼圖案，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，光線透過碼盤產(chǎn)生脈沖信號，通過檢測脈沖頻率可計算出轉(zhuǎn)速，單位時間內(nèi)脈沖數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越高。計算題答案：1.輸出電壓U=靈敏度×壓力=5mV/Pa×2000Pa=10000mV=10V。2.由公式ΔR/R0=Kε，可得ε=ΔR/(K×R0)=1.2Ω/(2×120Ω)=0.005。3.位移變化量=電容變化量/靈敏度=10pF/0.05pF/mm=200mm。材料分析題答案：1.因為熱電偶傳感器能將溫度變化轉(zhuǎn)化為熱電勢輸出，便于后續(xù)處理，適合在自動化生產(chǎn)線上監(jiān)測溫度，滿足對生產(chǎn)環(huán)境溫度監(jiān)測的需求。2.應(yīng)變片式壓力傳感器通過測量壓力作用下應(yīng)變片的應(yīng)變，利用應(yīng)變與電阻變化的關(guān)系，將