2025年物联网技术工程师传感器应用试卷及答案

2025年物联网技术工程师传感器应用试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1.在NB-IoT网络中，传感器节点最常用的上行调制方式为()A.16QAMB.QPSKC.BPSKD.GMSK答案：B解析：NB-IoT上行链路采用π/2-BPSK或π/4-QPSK，其中QPSK为典型调制方式，兼顾速率与灵敏度。2.下列哪项不是MEMS加速度计的核心性能指标()A.零偏稳定性B.噪声密度C.交叉轴灵敏度D.反向恢复时间答案：D解析：反向恢复时间属于二极管参数，与MEMS加速度计无关。3.当使用LoRaWANClassA模式时，传感器发送数据后接收窗口的数量为()A.1B.2C.3D.4答案：B解析：ClassA规定节点发送后开启两个下行接收窗口，以最大限度节能。4.在工业现场，4-20mA电流环相比0-5V电压输出的最大优势是()A.成本低B.抗共模干扰能力强C.无需供电D.可直接驱动继电器答案：B解析：电流信号对线路阻抗不敏感，抗电磁干扰能力显著优于电压信号。5.采用I²C总线级联多颗温湿度传感器时，首要解决的冲突问题是()A.时钟拉伸B.地址冲突C.上电时序D.数据溢出答案：B解析：I²C为地址寻址，器件地址重复将直接导致通信失败。6.下列哪种滤波算法最适合去除突发脉冲噪声且保持边缘特性()A.算术平均B.中值滤波C.卡尔曼滤波D.巴特沃斯低通答案：B解析：中值滤波对脉冲噪声具有天然抑制力，且不会模糊阶跃边缘。7.在RS-485总线中，终端匹配电阻的典型阻值为()A.60ΩB.120ΩC.220ΩD.330Ω答案：B解析：双绞线特征阻抗约120Ω，终端匹配可减少反射。8.当电容式湿度传感器出现漂移时，最有效的在线校准方法是()A.两点湿度盐瓶法B.单点温度补偿C.增大激励频率D.降低采样速率答案：A解析：盐瓶法提供稳定相对湿度环境，实现零点和量程校准。9.下列关于MQTT协议QoS1的描述正确的是)A.至多一次B.至少一次C.只有一次D.无重传机制答案：B解析：QoS1通过PUBACK确认，保证消息至少送达一次，但可能重复。10.在边缘计算网关中，对传感器数据进行降采样的主要目的是()A.提高分辨率B.减少传输带宽C.增加动态范围D.降低量化噪声答案：B解析：降采样直接压缩数据量，节省上行链路资源。11.当使用ModbusRTU读取保持寄存器时，功能码应设置为()A.0x01B.0x02C.0x03D.0x04答案：C解析：0x03功能码专用于读取保持寄存器。12.下列哪项不是造成热电偶测温误差的主要原因()A.参考端温度不稳定B.导线极性反接C.激励电流过大D.热接点氧化答案：C解析：热电偶为自发电型传感器，无需外部激励电流。13.在超低功耗设计中，唤醒传感器最适宜的片上外设中断源是()A.定时器溢出B.GPIO电平变化C.DMA完成D.ADC转换结束答案：B解析：GPIO电平变化中断硬件延迟最低，可快速唤醒MCU。14.对于压阻式压力传感器，采用恒流源激励相比恒压源激励可显著改善()A.灵敏度温漂B.线性度C.响应时间D.自热效应答案：A解析：恒流激励下，温敏电阻变化对输出影响相互抵消，降低温漂。15.在NB-IoTeDRX模式下，传感器可获得的最高省电增益约为()A.1dBB.3dBC.10dBD.16dB答案：D解析：eDRX将寻呼周期延长至2.9h，理论省电增益约16dB。16.下列哪种无线技术最适合构建星型拓扑的大规模传感器网络()A.ZigbeeB.ThreadC.LoRaD.BluetoothMesh答案：C解析：LoRa长距离、星型拓扑支持单网关覆盖数万节点。17.当霍尔传感器用于非接触电流检测时，为提高测量精度应优先采用()A.开环型B.闭环型C.线性型D.开关型答案：B解析：闭环型通过反馈线圈抵消原磁场，实现零磁通，线性度最佳。18.在工业物联网安全框架中，传感器固件升级宜采用的安全机制为()A.明文HTTPB.对称加密C.数字签名+加密D.无校验串口答案：C解析：签名防篡改，加密防窃听，双重保障。19.下列关于OPCUAoverTSN的描述，错误的是()A.支持微秒级确定性B.保留传统以太网帧结构C.需专用七类线缆D.实现IT/OT融合答案：C解析：TSN基于标准以太网物理层，无需强制七类线。20.在能量收集应用中，传感器冷启动所需的最小输入电压通常由以下哪项决定()A.射频阻抗B.功率管导通阈值C.整流器压降D.闪存擦除电压答案：B解析：功率管阈值决定电路能否自举启动。二、多项选择题（每题3分，共30分；多选少选均不得分）21.影响MEMS陀螺仪零偏漂移的主要因素包括()A.温度梯度B.机械应力C.封装气氛D.电源纹波E.地球自转答案：A,B,C,D解析：地球自转属于可预测常量，可被校准，其余为随机漂移源。22.下列哪些措施可有效抑制工业现场传感器电缆的电磁干扰()A.双绞屏蔽B.平衡传输C.光电隔离D.提高激励电压E.接地环路单点接地答案：A,B,C,E解析：提高激励电压不直接改善抗干扰能力。23.在边缘AI推理中，适合部署于MCU的轻量化模型优化技术有()A.权重量化B.知识蒸馏C.结构化剪枝D.增加隐藏层E.低秩分解答案：A,B,C,E解析：增加隐藏层会增大模型规模，与轻量化目标相悖。24.下列关于CAN-FD相比传统CAN的优势，正确的有()A.数据段波特率可达8MbpsB.单帧数据场扩展至64字节C.使用新的CRC多项式D.取消ACK应答E.保持向下兼容答案：A,B,C,E解析：ACK应答机制仍保留以确保可靠性。25.在无线传感器网络定位中，基于RSSI测距的误差来源有()A.多径衰落B.天线方向性C.气象变化D.节点时钟漂移E.非视距传播答案：A,B,C,E解析：RSSI测距无需严格时间同步，时钟漂移影响小。26.下列哪些传感器输出适合直接接入Σ-Δ型ADC以获得高分辨率()A.热电偶B.应变片电桥C.霍尔开关D.RTDE.光电晶体管答案：A,B,D解析：霍尔开关与光电晶体管为数字或电流型，需调理。27.在物联网云平台时序数据库中，常见的数据压缩算法有()A.Delta-of-DeltaB.XOR基浮点压缩C.LZWD.Run-LengthE.Brotli答案：A,B,D解析：LZW与Brotli通用文本压缩效率低于专用时序算法。28.下列哪些属于工业传感器ATEX防爆认证的关键测试项目()A.最大表面温度B.IP防护等级C.内部点燃不传爆D.静电放电E.外壳机械冲击答案：A,C,D,E解析：IP等级属于外壳防护，与防爆分区无直接关联。29.在电池供电的无线传感器节点中，影响电池自放电率的因素有()A.环境温度B.电池化学体系C.存储电压D.放电深度历史E.封装密封性答案：A,B,C,E解析：放电深度历史影响循环寿命而非自放电率。30.下列关于TSN时间同步协议802.1AS的叙述，正确的有()A.基于IEEE1588v2B.支持gPTPC.时钟精度可达±1μsD.需GPS参考E.支持最佳主时钟算法答案：A,B,C,E解析：802.1AS可在局域网内实现同步，无需强制GPS。三、填空题（每空2分，共30分）31.某Pt1000RTD在0℃时电阻为1000Ω，温度系数α=0.00385℃⁻¹，则在100℃时其电阻为___Ω。答案：1385Ω32.在LoRa扩频因子SF=7、带宽125kHz条件下，理论符号速率为___ksps。答案：15.625ksps33.采用I²C总线时，标准模式下上拉电阻推荐范围为___kΩ。答案：4.7–10kΩ34.若某MEMS加速度计噪声密度为100μg/√Hz，在100Hz带宽内RMS噪声为___mg。答案：1mg35.当使用ModbusTCP时，默认服务端口号为___。答案：50236.在NB-IoT网络中，最大功率回退MPR为2dB时，终端最大发射功率为___dBm。答案：21dBm37.某热电偶分度表参考端为0℃，测得热电动势为10mV，对应温度约为___℃（保留整数）。答案：250℃38.工业雷达液位计常用的频段为___GHz。答案：24GHz或80GHz（任填其一即给分）39.在CAN总线中，位填充规则要求连续相同位达到___位时插入反向位。答案：540.当使用Σ-ΔADC进行过采样时，每提高4倍采样率，理论ENOB增加___bit。答案：141.某锂电池标称容量2400mAh，若以0.2C放电，理论可连续工作___小时。答案：542.在Zigbee3.0中，最大可支持的网络深度为___级。答案：1543.采用4-20mA环路供电时，最大负载电阻通常受限于电源电压___V。答案：24V44.若某霍尔传感器灵敏度为2mV/G，测量范围±1000G，则满量程输出为___V。答案：4V45.在边缘计算中，TensorFlowLiteMicro的模型文件扩展名为___。答案：.tflite四、判断题（每题1分，共20分；正确打“√”，错误打“×”）46.()热电偶测温时，导线反接将导致测量值偏大。答案：×47.()LoRaWANClassC终端在任何时候都保持接收窗口开启。答案：√48.()MEMS压力传感器在真空封装后灵敏度会下降。答案：×49.()在RS-485总线中，差分电压低于±1.5V仍可被可靠识别。答案：√50.()OPCUAPubSub模式支持UDP多播传输。答案：√51.()采用FFT进行频谱分析时，加窗函数可减少频谱泄漏。答案：√52.()在I²C通信中，重复起始条件(Sr)与停止条件(P)电气特性相同。答案：×53.()同一型号的NTC热敏电阻，B值越大则温度灵敏度越高。答案：√54.()在CAN总线中，错误被动节点仍可主动发送数据帧。答案：×55.()采用恒压源激励电桥时，输出电压与供电电压成正比。答案：√56.()在NB-IoT中，eDRX与PSM模式可同时启用。答案：√57.()雷达传感器在短距离测距时宜选用较低载频以提升分辨率。答案：×58.()在能量收集电路中，冷启动后MPPT算法可立即工作。答案：×59.()数字温度传感器DS18B20采用单总线接口。答案：√60.()在Zigbee网络中，Coordinator断电后Router节点仍可维持网络。答案：×61.()采用差分ADC可抑制共模噪声。答案：√62.()在工业以太网中，PROFINETRT无需专用硬件即可实现毫秒级周期。答案：√63.()对于压电加速度计，长期测量静态信号会导致输出漂移。答案：√64.()在LoRa调制中，扩频因子越大则数据速率越高。答案：×65.()在传感器PCB布局中，模拟地与数字地应单点连接。答案：√五、简答题（每题10分，共30分）66.简述在工业高温环境下，热电偶测温系统采用冷端补偿的必要性及三种常用实现方法。(1).热电偶输出电动势取决于热端与冷端温差，现场冷端常偏离0℃，必须补偿以获得绝对温度

(2).冰浴法：将冷端置于恒温0℃冰水混合物，精度高但现场不便

(3).电桥补偿法：利用NTC或RTD构建电桥，在冷端产生反向电动势抵消温度变化

(4).数字补偿法：用温度传感器测量冷端温度，微控制器查分度表并实时叠加修正值

(5).集成冷端补偿芯片：如MAX31855，内部集成传感器与线性化算法，直接输出补偿后温度67.说明在电池供电的无线传感器节点中，如何利用动态电压调节(DVS)技术延长续航，并给出具体实施步骤。(1).建立功耗-电压-频率模型，测量MCU在不同频率下的最低可运行电压

(2).任务调度器根据实时负载预测计算需求频率，避免过度性能

(3).在软件中集成电源管理API，任务开始前调用DVS驱动设置新电压与频率

(4).采用Buck转换器支持快速电压切换，反馈环路稳定时间<50μs

(5).对于突发高负载任务，临时升频升压，任务完成后立即降回低功耗档，平均节能可达30–50%68.描述在农业大棚环境监测中，部署LoRa传感器网络的完整流程，包括频率规划、网关选址、节点安装及数据上云。(1).频率规划：根据当地法规选择470–510MHz频段，采用8通道网关，信道间隔200kHz，避免与本地广播冲突

(2).链路预算：确保SF9以上余量10dB，网关天线高度≥8m，覆盖半径2–3km

(3).节点安装：温湿度传感器置于作物冠层高度，防晒罩朝北，电池盒IP67垂直安装防积水

(4).网络注册：节点OTAA入网，AppKey写入安全芯片，DevAddr由NS分配

(5).数据上云：网关通过4G有线双备份连接MQTT，JSON打包，TLS加密，云平台InfluxDB存储，Grafana可视化，告警阈值通过短信推送农户六、综合设计题（共50分）69.设计一套基于工业物联网的旋转机械故障诊断系统，要求集成振动、温度、电流三种传感器，通过TSN网络实现确定性传输，并在边缘侧完成AI推理。请完成：(1)系统架构图（文字描述）现场层：三轴MEMS振动传感器(ADXL355)磁吸安装轴承座，PT100贴壳测温，霍尔电流互感器卡扣式安装电机线缆

接入层：TSN边缘网关采用i.MXRT1170MCU，集成100BASE-T1TSN交换机芯片，支持802.1Qbv时隙调度

传输层：通过有线TSN环网接入SCADA，冗余链路<1ms自愈；同时4G备用

平台层：本地InfluxDB缓存7天，TensorFlowLiteMicro运行故障分类模型，异常时上报