2025年傳感器與檢測技術(shù)題庫試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.傳感器的核心組成部分是（）A.敏感元件B.轉(zhuǎn)換元件C.測量電路D.輔助電源答案：B2.電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K表示（）A.應(yīng)變片電阻變化率與機械應(yīng)變的比值B.應(yīng)變片電阻值與機械應(yīng)變的比值C.應(yīng)變片長度變化與原長的比值D.應(yīng)變片截面積變化與原截面積的比值答案：A3.下列傳感器中，基于壓阻效應(yīng)工作的是（）A.壓電式加速度傳感器B.擴散硅壓力傳感器C.電感式位移傳感器D.電容式液位傳感器答案：B4.光電式傳感器中，光敏二極管的工作模式是（）A.光伏模式（零偏置）B.光導(dǎo)模式（反向偏置）C.正向?qū)Ｊ紻.擊穿模式答案：B5.壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量的主要原因是（）A.壓電材料電荷容易泄漏B.輸出信號太弱C.測量電路輸入阻抗低D.傳感器固有頻率低答案：A6.電感式傳感器中，變氣隙式傳感器的靈敏度與氣隙初始長度的關(guān)系是（）A.靈敏度與初始氣隙長度成正比B.靈敏度與初始氣隙長度成反比C.靈敏度與初始氣隙長度平方成正比D.靈敏度與初始氣隙長度平方成反比答案：D7.熱電偶的熱電勢由（）組成A.接觸電勢和溫差電勢B.接觸電勢和表面電勢C.溫差電勢和表面電勢D.接觸電勢和體電勢答案：A8.電容式傳感器中，變面積式傳感器的輸出特性是（）A.非線性B.線性C.平方關(guān)系D.對數(shù)關(guān)系答案：B9.電渦流傳感器可用于測量（）A.液體成分B.金屬材料厚度C.氣體壓力D.光照強度答案：B10.以下不屬于傳感器靜態(tài)特性指標的是（）A.線性度B.靈敏度C.固有頻率D.重復(fù)性答案：C二、多項選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，錯選不得分）1.電阻應(yīng)變片的組成包括（）A.敏感柵B.基底C.覆蓋層D.引線答案：ABCD2.壓電材料的主要類型有（）A.石英晶體B.壓電陶瓷C.高分子壓電材料D.半導(dǎo)體材料答案：ABC3.光電傳感器的常用光源包括（）A.白熾燈B.激光二極管C.發(fā)光二極管D.X射線源答案：ABC4.電感式傳感器的主要類型有（）A.變氣隙式B.變面積式C.螺管式D.差動變壓器式答案：ABCD5.傳感器的動態(tài)特性指標包括（）A.上升時間B.超調(diào)量C.固有頻率D.靈敏度答案：ABC三、填空題（每題2分，共20分）1.傳感器的基本組成包括敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和__________。答案：測量電路2.電阻應(yīng)變片的溫度誤差可通過__________或溫度自補償法進行補償。答案：電橋補償法3.電容式傳感器的三種基本類型是變極距式、變面積式和__________。答案：變介質(zhì)式4.壓電式傳感器的前置放大器有電壓放大器和__________兩種形式。答案：電荷放大器5.熱電偶的冷端溫度補償方法包括冰浴法、補償導(dǎo)線法和__________。答案：電橋補償法6.光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和__________。答案：光生伏特效應(yīng)7.電感式傳感器中，差動變壓器的輸出電壓與鐵芯位移成__________關(guān)系。答案：線性8.電渦流傳感器的工作原理基于__________和電磁感應(yīng)效應(yīng)。答案：渦流效應(yīng)9.傳感器的線性度是指校準曲線與__________之間的最大偏差與滿量程輸出的百分比。答案：擬合直線10.超聲波傳感器的主要參數(shù)包括工作頻率、__________和指向角。答案：靈敏度四、簡答題（共30分）（一）封閉型簡答題（每題5分，共15分）1.簡述電阻應(yīng)變片的工作原理。答案：電阻應(yīng)變片基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)工作：當金屬絲受機械應(yīng)變時，其長度和截面積發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻值改變。電阻變化率ΔR/R≈Kε，其中K為靈敏系數(shù)，ε為應(yīng)變。2.說明電容式傳感器采用差動結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。答案：差動結(jié)構(gòu)可提高靈敏度（約為單極式的2倍），減小非線性誤差（通過正負位移時電容變化相消），并抑制溫度等干擾因素的影響。3.壓電式傳感器為何需要高輸入阻抗前置放大器？答案：壓電元件等效為電荷源與電容并聯(lián)，輸出阻抗極高（約1012Ω）。高輸入阻抗前置放大器可減少電荷泄漏，避免信號衰減，確保傳感器輸出信號的準確性。（二）開放型簡答題（每題7.5分，共15分）1.比較壓電式傳感器與壓阻式傳感器的適用場景，并分析原因。答案：壓電式傳感器適用于動態(tài)測量（如振動、沖擊），因壓電材料電荷易泄漏，無法測量靜態(tài)信號；壓阻式傳感器基于半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)，可測量靜態(tài)和動態(tài)壓力（如血壓、氣壓），但溫度敏感性高，需溫度補償。例如，汽車碰撞測試中常用壓電式加速度傳感器捕捉瞬時沖擊，而胎壓監(jiān)測多采用壓阻式傳感器實時監(jiān)測靜態(tài)壓力。2.設(shè)計一個基于光電傳感器的物體計數(shù)系統(tǒng)，需說明組成、工作原理及抗干擾措施。答案：系統(tǒng)組成：光源（如紅外LED）、光電接收器（如光敏三極管）、信號處理電路（放大、整形）、計數(shù)器。工作原理：物體通過時遮擋光路，接收器輸出信號由高變低，經(jīng)處理后觸發(fā)計數(shù)器加1。抗干擾措施：采用調(diào)制光源（避免環(huán)境光干擾）、設(shè)置光闌限制接收角度、使用濾光片匹配光源波長。五、應(yīng)用題（共25分）（一）計算題（每題6分，共12分）1.某電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2.0，初始電阻R?=120Ω。當被測應(yīng)變ε=1000με（1με=10??）時，求應(yīng)變片的電阻變化量ΔR。解：ΔR=R?·K·ε=120Ω×2.0×1000×10??=0.24Ω答案：0.24Ω2.變極距式電容傳感器的初始極板間距d?=0.1mm，極板面積A=100mm2，ε?=1（空氣介質(zhì)）。當極板間距變化Δd=+10μm時，求電容變化量ΔC（ε?=8.85×10?12F/m）。解：初始電容C?=ε?ε?A/d?=8.85×10?12×1×(100×10??)/(0.1×10?3)=8.85×10?11FΔC≈C?Δd/d?=8.85×10?11F×(10×10??)/(0.1×10?3)=8.85×10?12F答案：8.85pF（負號表示電容減?。ǘ┓治鲱}（6分）某溫度檢測系統(tǒng)使用K型熱電偶（分度號：鎳鉻鎳硅），冷端溫度T?=30℃，測得熱電勢E(T,T?)=36.0mV。查K型熱電偶分度表（部分數(shù)據(jù)：E(800℃,0℃)=33.275mV，E(900℃,0℃)=37.326mV，E(30℃,0℃)=1.203mV），分析實際被測溫度T。解：根據(jù)中間溫度定律，E(T,0℃)=E(T,T?)+E(T?,0℃)=36.0mV+1.203mV=37.203mV分度表中，E(900℃,0℃)=37.326mV，E(890℃,0℃)=？線性插值：37.203mV33.275mV=3.928mV（對應(yīng)800℃以上部分）每10℃電勢差：37.326mV33.275mV=4.051mV（對應(yīng)100℃）則溫度=800℃+(3.928/4.051)×100≈896.96℃答案：約897℃（三）綜合題（7分）設(shè)計一個基于電感式傳感器的金屬板材厚度在線檢測系統(tǒng)，要求：（1）畫出系統(tǒng)組成框圖；（2）說明工作原理；（3）提出提高檢測精度的措施。答案：（1）系統(tǒng)組成：電感式傳感器（差動變壓器）、激勵電源、信號調(diào)理電路（相敏檢波、濾波）、數(shù)據(jù)采集卡、顯示/控制系統(tǒng)。（2）工作原理：板材通過傳感器時，其厚度變化導(dǎo)致鐵芯位移，差動變壓器輸出電壓與位移成線性關(guān)系；信