2025年傳感器應(yīng)用技術(shù)試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下傳感器中，基于外光電效應(yīng)工作的是（）A.光敏電阻B.光電二極管C.光電倍增管D.光電池2.某溫度傳感器的量程為0~100℃，輸出電壓為0~5V，其靈敏度為（）A.0.05V/℃B.0.5V/℃C.5V/℃D.20℃/V3.應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K表示（）A.單位應(yīng)變引起的電阻相對(duì)變化B.單位電阻變化引起的應(yīng)變C.單位溫度變化引起的電阻變化D.單位壓力變化引起的應(yīng)變4.熱電偶的塞貝克效應(yīng)指的是（）A.兩種導(dǎo)體溫差產(chǎn)生熱電勢(shì)B.單一導(dǎo)體溫差產(chǎn)生電流C.導(dǎo)體受壓力產(chǎn)生電勢(shì)D.半導(dǎo)體受光照產(chǎn)生電勢(shì)5.以下不屬于MEMS傳感器特點(diǎn)的是（）A.微型化B.高成本C.集成化D.批量生產(chǎn)6.壓阻式傳感器的核心敏感元件是（）A.金屬應(yīng)變片B.半導(dǎo)體應(yīng)變片C.彈性體D.電容極板7.光柵傳感器的輸出信號(hào)通常用于測(cè)量（）A.溫度B.壓力C.位移D.濕度8.為消除熱電偶冷端溫度變化的影響，常用的補(bǔ)償方法是（）A.冰浴法B.短路法C.恒流源法D.頻率調(diào)制法9.以下屬于數(shù)字式傳感器的是（）A.熱電偶B.應(yīng)變片C.ADXL345加速度計(jì)D.熱敏電阻10.光電傳感器中，用于檢測(cè)物體是否存在的常用模式是（）A.透射式B.反射式C.漫反射式D.以上均是11.傳感器的線性度是指（）A.輸出與輸入的實(shí)際曲線與理想直線的最大偏差B.輸出變化量與輸入變化量的比值C.傳感器能檢測(cè)到的最小輸入變化量D.多次測(cè)量輸出的一致性12.濕度傳感器的主要敏感參數(shù)是（）A.電阻B.電容C.電感D.以上均可能13.以下傳感器中，適合測(cè)量微小加速度的是（）A.壓電式加速度計(jì)B.電容式MEMS加速度計(jì)C.應(yīng)變式加速度計(jì)D.電感式加速度計(jì)14.氣體傳感器檢測(cè)甲烷時(shí)，通?；冢ǎ〢.電化學(xué)式B.半導(dǎo)體式C.紅外吸收式D.以上均可能15.傳感器信號(hào)調(diào)理電路中，電橋的主要作用是（）A.放大信號(hào)B.轉(zhuǎn)換信號(hào)類型C.將非電量變化轉(zhuǎn)換為電量變化D.濾波二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，多選、錯(cuò)選不得分，少選得1分）1.以下屬于傳感器靜態(tài)特性參數(shù)的有（）A.靈敏度B.線性度C.頻率響應(yīng)D.遲滯2.溫度傳感器的常見(jiàn)類型包括（）A.PT100熱電阻B.K型熱電偶C.LM35集成傳感器D.壓阻式傳感器3.光電效應(yīng)的類型包括（）A.外光電效應(yīng)B.內(nèi)光電效應(yīng)C.光生伏特效應(yīng)D.磁光效應(yīng)4.傳感器信號(hào)調(diào)理的基本步驟包括（）A.放大B.濾波C.線性化校正D.模數(shù)轉(zhuǎn)換5.汽車電子中常用的傳感器有（）A.輪速傳感器B.氧傳感器C.碰撞傳感器D.濕度傳感器三、填空題（每空1分，共10分）1.傳感器一般由敏感元件、________和轉(zhuǎn)換電路三部分組成。2.應(yīng)變片的敏感柵材料常用________（如康銅）或________（如硅）。3.熱電偶的熱電勢(shì)由________電勢(shì)和________電勢(shì)組成。4.光敏電阻基于________光電效應(yīng)工作，其電阻值隨光照強(qiáng)度增加而________。5.MEMS加速度計(jì)通常采用________檢測(cè)原理，通過(guò)質(zhì)量塊的________變化輸出信號(hào)。6.傳感器的分辨率是指能檢測(cè)到的________輸入變化量。四、簡(jiǎn)答題（共30分）1.（6分，封閉型）簡(jiǎn)述壓阻式傳感器的工作原理，并說(shuō)明其與應(yīng)變式傳感器的核心區(qū)別。2.（6分，封閉型）熱電偶為何需要冷端補(bǔ)償？列舉兩種常用的冷端補(bǔ)償方法。3.（6分，開(kāi)放型）比較電容式傳感器與電感式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)（從靈敏度、抗干擾性、測(cè)量范圍等方面分析）。4.（6分，封閉型）說(shuō)明光電傳感器中“暗電流”和“光電流”的定義，并解釋其在檢測(cè)中的作用。5.（6分，開(kāi)放型）結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，舉例說(shuō)明傳感器節(jié)點(diǎn)的典型組成（至少包含3個(gè)模塊）及各模塊功能。五、應(yīng)用題（共15分）1.（4分，計(jì)算類）某應(yīng)變片的初始電阻R=120Ω，靈敏度系數(shù)K=2.0，當(dāng)受到ε=500με的應(yīng)變時(shí)，求其電阻變化量ΔR。（1με=1×10??）2.（5分，分析類）某PT100熱電阻在0℃時(shí)電阻為100Ω，100℃時(shí)為138.5Ω，其電阻溫度特性近似為R(T)=R?(1+αT)。若實(shí)測(cè)電阻為119.25Ω，求被測(cè)溫度（α取0.00385/℃）。3.（6分，綜合類）設(shè)計(jì)一個(gè)基于紅外光電傳感器的自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)，要求：（1）畫(huà)出系統(tǒng)框圖；（2）說(shuō)明傳感器類型及工作模式；（3）簡(jiǎn)述信號(hào)處理流程（包括觸發(fā)條件）。答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.A（5V/100℃=0.05V/℃）3.A4.A5.B6.B7.C8.A9.C10.D11.A12.D13.B14.D15.C二、多項(xiàng)選擇題1.ABD（頻率響應(yīng)屬動(dòng)態(tài)特性）2.ABC（壓阻式測(cè)壓力）3.ABC4.ABCD5.ABC（汽車濕度傳感器非必需）三、填空題1.轉(zhuǎn)換元件2.金屬；半導(dǎo)體3.接觸；溫差4.內(nèi)；減小5.電容；位移6.最小四、簡(jiǎn)答題1.壓阻式傳感器利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)（應(yīng)力引起電阻率變化），核心元件是半導(dǎo)體應(yīng)變片；應(yīng)變式傳感器利用金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)（應(yīng)力引起幾何尺寸變化導(dǎo)致電阻變化），核心元件是金屬應(yīng)變片。兩者區(qū)別：壓阻式靈敏度高（約為應(yīng)變式的50~100倍），但溫度漂移大；應(yīng)變式線性度好，溫度穩(wěn)定性高。2.熱電偶的熱電勢(shì)僅與兩端溫差有關(guān)，而實(shí)際測(cè)量中冷端（參考端）溫度易受環(huán)境影響，若不補(bǔ)償，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。常用補(bǔ)償方法：①冰浴法（冷端置于0℃冰水混合物）；②電橋補(bǔ)償法（利用不平衡電橋產(chǎn)生電壓抵消冷端溫度變化的影響）；③軟件補(bǔ)償法（通過(guò)溫度傳感器測(cè)量冷端溫度，軟件修正熱電勢(shì)）。3.電容式傳感器優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高（尤其變間隙型）、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：易受寄生電容干擾、測(cè)量范圍?。ㄗ冮g隙型僅幾微米）。電感式傳感器優(yōu)點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)（輸出信號(hào)較大）、測(cè)量范圍較大（可達(dá)毫米級(jí)）；缺點(diǎn)：靈敏度較低、存在非線性誤差（變氣隙型）。4.暗電流：無(wú)光照時(shí)，光電傳感器因熱激發(fā)產(chǎn)生的微小電流；光電流：有光照時(shí)，因光電效應(yīng)產(chǎn)生的電流。檢測(cè)中，暗電流是噪聲，需通過(guò)偏置電路抑制；光電流與光照強(qiáng)度成正比，是有效信號(hào)，通過(guò)測(cè)量光電流與暗電流的差值可檢測(cè)光照強(qiáng)度或物體遮擋。5.物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)典型組成：①傳感器模塊（如溫濕度傳感器SHT30），負(fù)責(zé)采集環(huán)境參數(shù)；②信號(hào)處理模塊（如微控制器STM32），負(fù)責(zé)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)預(yù)處理；③無(wú)線通信模塊（如LoRa模塊），負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)關(guān)；④電源模塊（如鋰電池+能量管理芯片），提供穩(wěn)定供電。各模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸。五、應(yīng)用題1.公式：ΔR=K·R·ε=2.0×120Ω×500×10??=0.12Ω2.由R(T)=100(1+0.00385T)=119.25，解得T=(119.25/1001)/0.00385=50℃3.（1）系統(tǒng)框圖：紅外發(fā)射模塊→被測(cè)物體→紅外接收模塊→信號(hào)調(diào)理電路（放大、濾波）→比較器→微控制器→電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路→自動(dòng)門(mén)。（2）傳感器類型：紅外對(duì)射式傳感器（發(fā)射端與接收端分離），工作