2025年传感器技术专家岗位招聘面试参考试题及参考答案

2025年传感器技术专家岗位招聘面试参考试题及参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下传感器中，基于压阻效应工作的是：A.石英晶体加速度计B.单晶硅应变片C.压电陶瓷压力传感器D.电容式位移传感器2.衡量传感器在输入量变化时输出量能否同步变化的指标是：A.灵敏度B.线性度C.响应时间D.重复性3.红外热释电传感器探测的关键物理量是：A.绝对温度B.温度变化率C.红外光波长D.物体表面颜色4.对于需要测量静态压力的场景，最不适合的传感器是：A.压阻式压力传感器B.电容式压力传感器C.压电式压力传感器D.应变式压力传感器5.MEMS（微机电系统）传感器的核心制造工艺不包括：A.光刻B.化学气相沉积（CVD）C.电火花加工D.干法刻蚀6.某温度传感器的量程为50℃~150℃，精度为0.5%FS（满量程），则其最大绝对误差为：A.0.5℃B.1.0℃C.1.5℃D.2.0℃7.光纤传感器中，用于实现光信号调制的关键机制是：A.光的反射B.光的干涉C.光的色散D.光的折射8.气体传感器中，催化燃烧式传感器主要用于检测：A.氧气（O₂）B.甲烷（CH₄）C.二氧化碳（CO₂）D.氨气（NH₃）9.磁敏传感器中，霍尔传感器的输出与以下哪个参数直接相关？A.磁场强度B.磁场变化率C.磁通量D.磁导率10.以下传感器中，属于数字输出型的是：A.PT100热电阻B.热电偶C.DS18B20温度传感器D.压阻式压力传感器（模拟输出）二、多项选择题（每题3分，共15分。至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.以下属于传感器静态特性指标的有：A.迟滞B.频率响应C.重复性D.漂移2.电容式传感器的常见结构形式包括：A.变极距型B.变面积型C.变介电常数型D.变磁导率型3.传感器信号调理电路通常包含的模块有：A.放大电路（如仪表放大器）B.滤波电路（如低通滤波器）C.线性化电路（如查表法校正）D.模数转换（ADC）4.以下关于MEMS传感器的描述正确的有：A.可批量制造，成本低B.集成度高，可与信号处理电路单片集成C.适用于高频动态测量D.对加工精度要求低于传统机械传感器5.物联网（IoT）场景中，传感器选型需重点考虑的因素包括：A.功耗（如电池寿命）B.通信协议兼容性（如LoRa、NBIoT）C.环境适应性（如温度、湿度、腐蚀性）D.数据精度与场景需求的匹配度三、填空题（每空2分，共20分）1.传感器的灵敏度定义为________与________的比值。2.压电材料分为________（如石英晶体）和________（如PZT陶瓷）两大类。3.电阻应变片的横向效应会导致其实际灵敏度________（填“高于”或“低于”）理论值，可通过________（填结构设计方法）减小该效应。4.热电阻传感器常用材料为________（工业级）和________（高精度级）。5.模数转换器（ADC）的分辨率计算公式为________（设满量程为FS，位数为N）。6.气体传感器中，电化学传感器主要通过________反应产生电信号，适用于检测________（填“可燃”或“有毒”）气体。四、简答题（共30分）（一）封闭型问题（每题5分，共10分）1.简述电感式传感器的工作原理及主要类型。2.说明为什么压电式传感器通常需要配合电荷放大器使用，而不能直接连接电压放大器。（二）开放型问题（每题10分，共20分）3.某工业场景需监测旋转机械的振动（频率范围10Hz~10kHz，振动幅值0~50μm），请设计传感器选型及信号处理方案，需说明：（1）传感器类型及选择依据；（2）信号调理电路的关键模块；（3）数据采集与分析的重点。4.在医疗可穿戴设备中设计多参数生理传感器（需监测心率、体温、血氧），需重点考虑哪些技术挑战？请至少列出4项并简要说明解决方案。五、应用题（共25分）（一）计算题（10分）某电阻应变片的参数如下：标称电阻R₀=120Ω，灵敏度系数K=2.0，用于测量某构件的应变ε=1000με（1με=1×10⁻⁶）。假设应变片与测量电路连接后，电桥供电电压U=5V，采用单臂电桥（其余三臂为固定电阻）。（1）计算应变引起的电阻变化量ΔR；（2）计算电桥输出电压U₀（单臂电桥输出公式：U₀=U×ΔR/(4R₀)）；（3）若需将输出电压放大至0~5V范围，求放大器的增益G。（二）分析题（15分）某MEMS加速度计的噪声特性如下：噪声功率谱密度为50μg/√Hz（μg为微重力加速度，1g=9.8m/s²），带宽为100Hz。（1）计算该加速度计在带宽内的噪声有效值（均方根值）；（2）若实际应用中需要检测最小加速度为1mg（1mg=0.001g），判断该传感器是否满足检测需求（要求信噪比SNR≥3）；（3）提出两种降低噪声影响的改进措施。参考答案一、单项选择题1.B（压阻效应是半导体材料因应力引起电阻率变化，单晶硅是典型材料）2.C（响应时间衡量动态跟随能力）3.B（热释电传感器对温度变化敏感）4.C（压电效应仅能测动态信号，静态压力无电荷输出）5.C（电火花加工为传统机械加工，非MEMS核心工艺）6.B（满量程200℃，0.5%FS=200×0.5%=1℃）7.B（光纤传感器多利用干涉、相位调制等）8.B（催化燃烧式用于可燃气体检测，如甲烷）9.A（霍尔电压与磁感应强度成正比）10.C（DS18B20为数字温度传感器，输出单总线数字信号）二、多项选择题1.ACD（频率响应为动态特性指标）2.ABC（变磁导率属于电感式传感器）3.ABC（ADC属于数据采集，非调理电路核心模块）4.ABC（MEMS加工精度要求远高于传统机械传感器）5.ABCD（IoT场景需综合考虑功耗、协议、环境、精度匹配）三、填空题1.输出变化量；输入变化量2.单晶压电材料；压电陶瓷（或“多晶压电材料”）3.低于；采用箔式应变片（或“减小横向栅长度”）4.铂（Pt）；铜（Cu）（注：工业级常用Pt100，高精度也可用Pt）5.FS/2ᴺ（或“满量程/2的N次方”）6.电化学反应；有毒四、简答题（一）封闭型问题1.电感式传感器基于电磁感应原理，通过被测对象引起电感量（L）或互感量（M）变化来检测物理量。主要类型包括：变磁阻式（自感型）：通过气隙长度或截面积变化改变电感（如位移传感器）；差动变压器式（互感型）：利用被测位移引起次级线圈互感变化（如LVDT）；电涡流式：利用金属导体在交变磁场中产生涡流，引起线圈阻抗变化（如接近开关）。2.压电式传感器的输出为电荷信号（Q=dF，d为压电系数，F为作用力），其内阻极高（约10¹²Ω）。若直接连接电压放大器（输入阻抗较低），会导致电荷快速泄漏，信号严重衰减。电荷放大器输入阻抗极高（>10¹⁴Ω），通过将电荷转换为电压（U₀=Q/C_f，C_f为反馈电容），可有效避免电荷损失，适用于静态或准静态测量。（二）开放型问题3.设计方案：（1）传感器选型：选择压电式加速度传感器（频率范围宽，1Hz~100kHz可覆盖10Hz~10kHz需求）或MEMS加速度计（若精度允许）。振动幅值0~50μm对应加速度约a=(2πf)²×x（f为频率，x为幅值），10Hz时a≈(2π×10)²×50e6≈0.197m/s²（约0.02g），10kHz时a≈(2π×10000)²×50e6≈1.97×10⁵m/s²（约20000g），需传感器量程覆盖0~20000g，压电式更适合高g值测量。（2）信号调理电路：需包含电荷放大器（匹配压电传感器高内阻）、低通滤波器（截止频率10kHz，抑制高频噪声）、增益可调放大器（将小信号放大至ADC输入范围）。（3）数据采集与分析：采用高采样率ADC（≥20kHz，满足奈奎斯特采样定理），采集后进行FFT分析提取频率成分，监测振动主频是否与机械固有频率重合（防共振），统计幅值是否超过安全阈值（如ISO10816标准）。4.技术挑战及解决方案：（1）低功耗需求：可穿戴设备依赖电池，需选择低功耗传感器（如心率传感器采用PPG光学方案，集成低功耗ASIC），优化采样频率（如间歇采样）。（2）生物相容性：传感器需接触皮肤，需选用医用级材料（如生物相容性硅胶封装），避免过敏或刺激。（3）抗干扰能力：人体运动、环境光（对血氧传感器）会引入噪声，可采用数字滤波（如卡尔曼滤波）、双波长光源（血氧）、运动补偿算法（心率）。（4）小型化与集成度：多参数传感器需紧凑设计，可采用系统级封装（SiP），将心率（光学）、体温（热电堆）、血氧（双LED+PD）模块集成于同一芯片。五、应用题（一）计算题（1）ΔR=K×R₀×ε=2.0×120Ω×1000×10⁻⁶=0.24Ω（2）U₀=U×ΔR/(4R₀)=5V×0.24Ω/(4×120Ω)=5×0.24/(480)=0.0025V=2.5mV（3）目标输出0~5V，输入范围0~2.5mV（对应0~50με应变），增益G=5V/2.5mV=2000（二）分析题（1）噪声有效值