2025年大学（物联网工程）传感器原理及应用综合测试卷及评分标准

2025年大学（物联网工程）传感器原理及应用综合测试卷及评分标准

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题只有一个选项符合题意，请将正确选项的序号填在题后的括号内。1.以下哪种传感器不属于基于物理效应的传感器？（）A.应变片传感器B.霍尔传感器C.光纤传感器D.气敏传感器2.传感器的静态特性指标不包括以下哪一项？（）A.线性度B.灵敏度C.响应时间D.重复性3.对于一个线性度为±0.5%FS的传感器，其满量程输出为10V，当输入为满量程的50%时，输出的最大误差为（）A.±0.05VB.±0.1VC.±0.025VD.±0.2V4.某传感器的灵敏度为2mV/℃，当温度变化5℃时，输出信号的变化量为（）A.10mVB.5mVC.20mVD.2mV5.以下哪种材料常用于制作热敏电阻？（）A.铜B.铁C.半导体陶瓷D.银6.电容式传感器的电容变化量与以下哪个因素无关？（）A.极板间距离B.极板面积C.介质介电常数D.激励电压第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共15分）答题要求：本大题共5个空，每空3分。请将正确答案填在题中的横线上。1.传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件和______组成。2.压电式传感器是基于______效应工作的，常用于测量力、压力等物理量。3.光电传感器是利用______将光信号转换为电信号的传感器。4.传感器的分辨率是指传感器能够检测到的被测量的______变化量。5.应变片传感器是通过测量______的变化来测量力、压力等物理量的。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共2题，每题10分。简要回答问题。1w简述传感器的分类方法有哪些？2w简述传感器静态特性中的线性度的概念及表示方法。（三）计算题（共15分）答题要求：本大题共1题，15分。写出计算过程和答案。某传感器的输出电压与输入压力的关系为U=5P+2（U的单位为V，P的单位为MPa）。当输入压力为3MPa时，求输出电压；若该传感器的满量程压力为10MPa，求其满量程输出电压及灵敏度。（四）材料分析题（共15分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在工业自动化生产中，常常需要对生产线上的温度进行精确测量和控制。现使用一种热电偶传感器来测量温度，该热电偶的分度号为K。已知在某一时刻，热电偶的输出热电势为20mV。通过查阅K型热电偶的分度表可知，当热电势为20mV时，对应的温度约为500℃。问题：1.热电偶传感器是基于什么效应工作的？2.简述K型热电偶的特点。3.在实际应用中，如何提高热电偶测量温度的精度？（五）设计题（共15分）答题要求：本大题共1题，15分。根据要求设计一个简单的传感器应用电路。设计一个利用热敏电阻测量温度的电路，要求能够将温度变化转换为电压变化，并通过运算放大器将电压放大后输出。请画出电路原理图，并简要说明各元件的作用。答案：第I卷：1.D2.C3.C4.A5.C6.D第II卷：（一）1.转换电路2.压电3.光电效应4.最小5.电阻（二）1.按工作原理分类、按被测量分类、按输出信号分类、按基本效应分类、按构成分类等。2.线性度是指传感器输出与输入之间的实际关系曲线与理论线性关系曲线的符合程度。表示方法有理论线性度、独立线性度法（端点线性度、最小二乘法线性度等）。（三）当P=3MPa时，U=5×3+2=17V；满量程压力为10MPa时，满量程输出电压Umax=5×10+2=52V，灵敏度k=5V/MPa。（四）1.热电效应。2.测量精度较高、性能比较稳定、价格便宜等。3.采用补偿导线减小误差、进行冷端温度补偿、选择合适的测量仪表等。（五）电路原理图：热敏电阻Rt与一个固定电阻R1串联，接在电源Vcc两端，Rt与R1的分压点接运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端接参考电压Vref，输出端通过反