2025年大学本科三年级（自动化）传感器技术综合试题及答案

2025年大学本科三年级（自动化）传感器技术综合试题及答案

（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10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.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2.以下哪种传感器不属于基于电磁感应原理工作的（）A.电感式传感器B.电涡流式传感器C.霍尔传感器D.磁电式传感器3.热电偶产生热电势的条件是（）A.两热电极材料相同，两接点温度相同B.两热电极材料相同，两接点温度不同C.两热电极材料不同，两接点温度相同D.两热电极材料不同，两接点温度不同4.应变片的灵敏系数K的定义是（）A.应变片电阻相对变化与应变的比值B.应变片应变与电阻相对变化的比值C.应变片电阻变化与应变的比值D.应变片应变与电阻变化的比值5.电容式传感器测量位移时，以下哪种类型的灵敏度最高（）A.变极距型B.变面积型C.变介质型D.三种一样高6.压电式传感器通常用来测量（）A.静态力B.动态力C.压力D.位移7.半导体气敏传感器对以下哪种气体最敏感（）A.氧气B.氢气C.一氧化碳D.二氧化碳8.光纤传感器利用的是光纤的（）A.传光特性B.传电特性C.传感特性D.以上都是9.以下哪种传感器属于有源传感器（）A.电阻应变片B.热电偶C.电容式传感器D.电感式传感器10.传感器的分辨率是指（）A.传感器能检测到的最小输入变化量B.传感器输出信号与输入信号的比值C.传感器的测量范围D.传感器的精度第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（共20分）答题要求：本大题共10空，每空2分。请将正确答案填在横线上。1.传感器一般由敏感元件、转换元件和______三部分组成。2.传感器的______是指传感器在被测量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。3.金属应变片的工作原理是基于______效应。4.霍尔元件的灵敏度与______有关。5.热电阻传感器是利用导体或半导体的______随温度变化的特性来测量温度的。6.压电陶瓷在______作用下会产生压电效应。7.光纤传感器按其工作原理可分为功能型光纤传感器和______光纤传感器。8.超声波传感器是利用______来检测物体的距离、厚度等参数。9.气敏传感器按照其检测气体的种类可分为______气敏传感器和半导体气敏传感器。10.传感器的迟滞现象是指传感器在正行程和反行程期间，输出-输入特性曲线______的现象。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述传感器的作用。2.说明应变片粘贴时的注意事项。3.简述电容式传感器的优缺点。4.光纤传感器有哪些优点？四、分析题（共15分）答题要求：本大题共1小题。阅读以下材料，回答问题。材料：有一个基于应变片的测力系统，应变片的灵敏系数K=2，初始电阻R0=120Ω。当受到力F作用时，应变片的电阻变化量ΔR=1.2Ω。已知应变片的应变与所测力F成正比，且材料的弹性模量E=2×10^11N/m²，应变片的尺寸为长l=50mm，宽b=10mm，厚h=0.1mm。问题：求所测力F的大小。五、设计题（共15分）答题要求：本大题共1小题。设计一个简单的温度控制系统，要求画出系统框图，并说明各部分的作用。答案：第I卷答案1.C2.C3.D4.A5.A6.B7.C8.C9.B10.A第II卷答案1.转换电路2.重复性3.应变4.霍尔元件的材料和几何尺寸5.电阻值6.外力7.非功能型8.超声波的反射、折射和散射等特性9.接触燃烧式10.不重合三、简答题答案1.传感器的作用是感受被测量并将其按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。它能够将各种物理量、化学量、生物量等信息转换为电信号，以便后续进行处理、显示、记录等操作。常用于自动化检测、控制、监测等领域获取准确信息。2.应变片粘贴时注意事项：粘贴表面要平整、清洁、无油污；应变片要与粘贴表面紧密贴合，避免有空隙；粘贴剂要涂抹均匀，厚度适中；粘贴过程中要避免应变片受到拉伸、挤压等外力影响；粘贴后要进行固化处理，确保粘贴牢固。3.电容式传感器优点：结构简单、灵敏度高、动态响应好、能非接触测量等。缺点：输出阻抗高、负载能力差、寄生电容影响大、对环境要求较高等。4.光纤传感器优点：抗电磁干扰能力强、灵敏度高、耐腐蚀、可实现远距离测量、能在恶劣环境下工作、可进行分布式测量等。四、分析题答案首先根据应变片电阻变化量公式ΔR/R0=Kε，可得应变ε=ΔR/(R0K)=1.2/(120×2)=0.005。然后根据胡克定律F=EAε，其中A=lb=50×10=500mm²=5×10^-4m²。所以F=2×10^11×5×10^-4×0.005=5000N。五、设计题答案系统框图：温度传感器→信号调理电路→控制器→加热或制冷设备→被控对象（待控制温度的物体）。温度传感器：感受被控对象的温度并转换为电信号。信号调