2025年大学第二学年（检测技术与自动化装置）传感器技术阶段测试题及答案

2025年大学第二学年（检测技术与自动化装置）传感器技术阶段测试题及答案

（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：本大题共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。1.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）。A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高2.传感器的静态特性指标不包括（）。A.灵敏度B.固有频率C.线性度D.迟滞3.下列传感器中，属于有源传感器的是（）。A.应变片B.热电偶C.压电陶瓷D.光电池4.测量压力的电容式传感器的工作原理是（）。A.变面积式B.变极距式C.变介电常数式D.以上都不是5.金属应变片的灵敏系数主要由（）决定。A.材料力学性能B.几何尺寸变化C.温度变化D.应变大小6.光纤传感器利用光纤的（）来检测被测量。A.传光特性B.传感特性C.传输特性D.以上都可以7.霍尔元件不等位电势产生的主要原因是（）。A.霍尔电极安装位置不对称B.半导体材料不均匀C.激励电流不稳定D.磁场不均匀8.超声波传感器的工作频率越高，（）。A.波长越长B.指向性越好C.传播距离越远D.灵敏度越高9.下列属于数字式传感器的是（）。A.电阻应变片B.热电偶C.光栅D.电容式传感器10.传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值称为（）。A.灵敏度B.线性度C.迟滞D.重复性第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题3分，共15分）1.传感器一般由敏感元件、转换元件和______三部分组成。2.应变片的温度误差主要由______和______引起。3.电容式传感器可分为变极距型、变面积型和______型。4.光纤传感器可分为功能型光纤传感器和______光纤传感器。5.霍尔传感器的灵敏度与霍尔元件的______、______等有关。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述传感器的定义和分类。2.说明金属应变片和半导体应变片的工作原理及特点差异。3.简述电容式传感器的优缺点。四、分析题（每题10分，共20分）材料：有一个测量位移的自感式传感器，其线圈匝数为N，磁导率为μ，气隙长度为l，气隙截面积为S。当位移变化时，气隙长度l发生改变。1.请分析该传感器的工作原理，并推导其输出电压与位移的关系。2.若要提高该传感器的灵敏度，可采取哪些措施？五、设计题（共5分）设计一个简单的温度控制系统，要求采用热敏电阻作为温度传感器，通过单片机控制加热或制冷设备来保持温度恒定。请简述设计思路和主要组成部分。答案：1.D2.B3.D4.B5.A6.B7.A8.B9.C10.A二、1.基本转换电路2.电阻温度系数的影响、试件与应变片材料的线膨胀系数不同3.变介电常数4.非功能型5.材料性质、几何尺寸三、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。分类：按工作原理分有电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式等；按被测量分有力、压力、位移、温度、速度等传感器；按敏感元件材料分有半导体传感器、陶瓷传感器、光纤传感器等。2.金属应变片工作原理：基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化。特点：灵敏度较低，线性度较好，温度稳定性较好。半导体应变片工作原理：基于压阻效应，即半导体材料在受到应力作用时，其电阻率发生显著变化。特点：灵敏度高，线性度较差，温度稳定性较差。3.优点：结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性强。缺点：输出阻抗高、负载能力差、寄生电容影响大、输出特性非线性。四、1.工作原理：根据自感式传感器的工作原理，当气隙长度l变化时，磁路磁阻变化，导致线圈自感L变化。由自感公式L=μN²S/l可知，L与l成反比。当有激励电流i通过线圈时，根据电磁感应定律，线圈产生的感应电动势e=-Ldi/dt。所以输出电压与位移成反比关系（位移增大，气隙长度增大，自感减小，感应电动势减小）。2.措施：减小气隙初始长度l；增加线圈匝数N；增大磁导率μ；增大气隙截面积S。五、设计思路：热敏电阻将温度变化转换为电阻变化，