(2025年)传感器与检测技术测验(含答案)

(2025年)传感器与检测技术测验(含答案)一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.以下关于传感器静态特性的描述中，错误的是（）。A.线性度是指传感器输出输入特性曲线与拟合直线的偏离程度B.灵敏度是输出变化量与输入变化量的比值C.重复性反映传感器在输入量按同一方向多次测试时的分散程度D.迟滞仅由传感器机械部分的摩擦引起2.金属电阻应变片的工作原理基于（）。A.压阻效应B.应变效应C.热电效应D.霍尔效应3.差动变压器式电感传感器属于（）。A.自感式传感器B.互感式传感器C.电涡流式传感器D.压磁式传感器4.下列温度传感器中，属于非接触式测量的是（）。A.铂电阻B.热电偶C.红外辐射温度计D.热敏电阻5.利用外光电效应工作的器件是（）。A.光敏电阻B.光电二极管C.光电倍增管D.光电池6.压电式传感器不能用于静态测量的主要原因是（）。A.压电材料的居里点低B.电荷容易泄漏C.灵敏度随温度变化D.输出信号微弱7.电容式传感器中，变面积式传感器的输出特性为（）。A.线性B.非线性C.指数型D.对数型8.霍尔传感器的输出电压与（）成正比。A.输入电流与磁感应强度的乘积B.输入电流与磁感应强度的比值C.输入电流的平方D.磁感应强度的平方9.电涡流式传感器可用于测量（）。A.气体成分B.材料厚度C.液体pH值D.声音频率10.下列属于传感器动态特性指标的是（）。A.分辨率B.时间常数C.线性度D.重复性11.热电偶的热电势大小仅与（）有关。A.热端温度B.冷端温度C.热端和冷端的温度差D.热电偶材料的长度12.应变片的横向效应会导致其灵敏度（）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小13.为减小变极距型电容传感器的非线性误差，通常采用（）结构。A.单极板B.差动C.变面积D.变介质14.智能传感器与传统传感器的主要区别是（）。A.具有信号调理功能B.集成了微处理器C.采用新型敏感材料D.输出模拟信号15.测量电路中，用于将电阻变化转换为电压变化的常用电路是（）。A.电桥电路B.积分电路C.微分电路D.滤波电路二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分。错选、漏选均不得分）1.传感器的静态特性参数包括（）。A.灵敏度B.频率响应C.迟滞D.漂移2.以下属于电感式传感器的有（）。A.变气隙式自感传感器B.差动变压器C.电涡流传感器D.压磁式传感器3.热电偶冷端温度补偿的方法包括（）。A.冷端恒温法B.计算修正法C.补偿导线法D.电桥补偿法4.光电传感器的组成部分通常包括（）。A.光源B.光学通路C.光电器件D.信号处理电路5.减小传感器测量误差的措施有（）。A.选用高精度传感器B.采用差动测量结构C.温度补偿D.增加测量次数取平均三、填空题（共10空，每空2分，共20分）1.传感器一般由敏感元件、______和转换电路三部分组成。2.金属电阻应变片的灵敏度系数K表示单位应变引起的______变化率。3.电容式传感器按工作原理可分为变极距型、变面积型和______型。4.热电偶的基本定律包括均质导体定律、中间导体定律和______定律。5.压电式传感器的等效电路包括电荷源和______并联模型。6.霍尔效应的数学表达式为______，其中K_H为霍尔系数。7.电感式传感器中，电涡流的产生会导致线圈的______和电感量发生变化。8.热敏电阻按温度系数可分为正温度系数（PTC）和______（NTC）热敏电阻。9.传感器的分辨率是指能检测到的______输入量变化。10.智能传感器的核心功能包括自校准、自诊断和______。四、简答题（共4题，第13题每题6分，第4题7分，共25分）1.（封闭型）简述电阻应变片的温度误差来源及补偿方法。2.（封闭型）比较变极距型、变面积型电容传感器的优缺点。3.（开放型）举例说明光电传感器在工业检测中的应用（需说明检测对象、传感器类型及工作原理）。4.（封闭型）说明差动变压器式电感传感器的工作原理及输出特性。五、应用题（共2题，第1题10分，第2题15分，共25分）1.（计算类）某金属电阻应变片的灵敏度系数K=2.0，初始电阻R0=120Ω。当被测应变ε=500με时，求应变片的电阻变化量ΔR及相对变化率ΔR/R。（1με=1×10⁻⁶）2.（综合类）设计一个基于热电偶的高温炉温度检测系统（温度范围800~1200℃），要求：（1）选择合适的热电偶类型（需说明理由）；（2）画出系统组成框图（包含传感器、信号调理、显示/控制模块）；（3）列出需考虑的抗干扰措施（至少3项）。答案及解析一、单项选择题1.D（迟滞由弹性元件变形滞后、摩擦、间隙等多种因素引起）2.B（金属应变片基于应变效应，半导体应变片基于压阻效应）3.B（差动变压器利用互感原理，属于互感式传感器）4.C（红外辐射温度计通过接收物体热辐射测温，非接触）5.C（光电倍增管利用外光电效应，其他为内光电效应）6.B（压电传感器输出电荷易泄漏，无法测量静态信号）7.A（变面积式电容传感器的输出与面积变化成线性关系）8.A（霍尔电压V_H=K_HIB，与电流I和磁感应强度B的乘积成正比）9.B（电涡流传感器可测金属材料厚度、位移等）10.B（时间常数是动态特性指标，其他为静态指标）11.C（热电势由热端与冷端的温差决定）12.B（横向效应使应变片对横向应变敏感，总灵敏度降低）13.B（差动结构可减小非线性误差，提高灵敏度）14.B（智能传感器集成微处理器，具备数据处理功能）15.A（电桥电路是电阻变化转换为电压的常用方法）二、多项选择题1.ACD（频率响应是动态特性参数）2.ABCD（均属于电感式传感器的不同类型）3.ABCD（四种方法均为冷端补偿常用手段）4.ABCD（光电传感器需光源、光路、光电器件及信号处理）5.ABCD（四种措施均可减小测量误差）三、填空题1.转换元件2.电阻3.变介质4.中间温度5.电容6.V_H=K_HIB7.阻抗8.负温度系数9.最小10.数据处理四、简答题1.温度误差来源：①应变片电阻随温度变化（电阻温度系数）；②试件与应变片材料线膨胀系数不同导致附加应变。补偿方法：①电桥补偿法（采用补偿片）；②温度自补偿应变片（选择特定敏感栅材料）。2.变极距型：优点是灵敏度高；缺点是非线性误差大，测量范围小。变面积型：优点是线性好，测量范围大；缺点是灵敏度较低（与极距平方成反比）。3.示例：带材跑偏检测。使用对射式光电传感器，光源和光电接收器分别置于带材两侧。正常时带材遮挡部分光束，接收器输出稳定电压；带材跑偏时，遮挡面积变化，接收器输出电压变化，通过比较电路发出报警信号。4.工作原理：差动变压器由初级线圈（激励）和两个反串次级线圈组成。当铁芯处于中间位置时，两次级线圈感应电动势相等，输出电压为零；铁芯偏移时，两线圈感应电动势不等，输出电压与偏移量成正比。输出特性：输出电压的幅值反映位移大小，相位反映位移方向，线性范围约为线圈骨架长度的1/3~1/2。五、应用题1.计算过程：ΔR/R=K·ε=2.0×500×10⁻⁶=1×10⁻³ΔR=R0·(ΔR/R)=120Ω×1×10⁻³=0.12Ω答案：ΔR=0.12Ω，ΔR/R=0.1%2.系统设计：（1）热电偶选型：选