压电陶瓷传感器研发工程师岗位招聘考试试卷及答案

压电陶瓷传感器研发工程师岗位招聘考试试卷及答案一、填空题（共10题，每题1分）1.压电陶瓷的核心效应是______，分为正压电效应和逆压电效应。2.常用二元系压电陶瓷材料中，______（PZT）应用最广泛。3.压电陶瓷极化的关键温度参数是______，略低于居里温度。4.压电传感器等效电路可简化为______、电容和电阻的串联/并联模型。5.压电常数d33表示______方向施加力时的压电响应。6.压电陶瓷在______温度以上失去压电性，该温度称为居里温度。7.柔性压电传感器常用有机材料______（PVDF）。8.压电加速度传感器利用______效应将加速度转换为电信号。9.压电陶瓷滞后特性指______与电场/应力的非线性关系。10.压电传感器动态响应由______和阻尼比决定。二、单项选择题（共10题，每题2分）1.以下属于压电陶瓷的是？A.石英B.PZTC.PVDFD.钛酸钡单晶2.压电陶瓷极化的目的是？A.提高机械强度B.自发极化取向C.降低居里温度D.增加电阻3.压电传感器等效电路中固有电容的作用是？A.储存电荷B.直流偏置C.放大信号D.滤波4.压电陶瓷谐振频率与以下无关的是？A.材料尺寸B.压电常数C.温度D.湿度5.不能用压电陶瓷制作的传感器是？A.静态压力B.加速度C.超声波D.振动6.PVDF压电薄膜的主要特点是？A.高温稳定B.硬度高C.柔性好D.压电常数大7.居里温度以下，压电陶瓷压电性？A.消失B.部分保留C.稳定D.随温度升高增强8.压电传感器输出信号通常是？A.直流电压B.交流电压C.电阻变化D.电感变化9.减少电磁干扰的方法是？A.增加负载电阻B.外壳接地C.提高极化电压D.增大尺寸10.压电陶瓷老化指？A.时间导致性能退化B.温度导致退化C.湿度导致退化D.电压导致退化三、多项选择题（共10题，每题2分，多选/少选/错选不得分）1.压电陶瓷常用材料包括？A.PZTB.PVDFC.钛酸钡（BT）D.石英E.PMN-PT2.压电效应应用领域有？A.传感器B.换能器C.滤波器D.电容器E.变压器3.压电传感器等效电路组成包括？A.电荷源B.固有电容C.漏电阻D.电感E.放大器4.影响压电常数的因素有？A.成分B.极化工艺C.温度D.湿度E.老化时间5.压电传感器噪声来源包括？A.热噪声B.电磁干扰C.机械噪声D.极化噪声E.电源噪声6.极化工艺关键参数有？A.极化温度B.极化电场C.极化时间D.冷却速度E.材料厚度7.动态测试参数包括？A.谐振频率B.带宽C.响应时间D.灵敏度E.线性度8.老化影响因素有？A.时间B.温度C.应力D.湿度E.电场9.压电陶瓷性能指标包括？A.d33/g33B.介电常数C.居里温度D.机械品质因数E.热膨胀系数10.传感器安装注意事项？A.接地良好B.避免安装应力C.远离电磁干扰D.保证接触面积E.耐温材料选择四、判断题（共10题，每题2分，√/×）1.压电效应可逆（应力→电荷，电场→形变）。（）2.PZT属于有机压电材料。（）3.未极化的压电陶瓷无压电性。（）4.居里温度以上压电性完全消失。（）5.PVDF可用于500℃以上高温。（）6.压电传感器可测静态压力。（）7.等效电路电容是材料固有电容。（）8.谐振频率等于固有机械振动频率。（）9.压电陶瓷老化不可逆。（）10.屏蔽外壳可减少电磁干扰。（）五、简答题（共4题，每题5分）1.简述压电陶瓷极化原理及关键参数。2.压电传感器与应变式传感器的主要区别。3.如何提高压电陶瓷传感器的谐振频率？4.压电陶瓷老化特性及改善方法。六、讨论题（共2题，每题5分）1.针对300℃以上高温环境，如何选择压电陶瓷材料及设计传感器？2.压电陶瓷传感器在旋转机械振动监测中的优势及潜在问题。---答案部分一、填空题答案1.压电效应2.锆钛酸铅3.极化温度4.电荷源5.厚度（z轴）6.居里7.聚偏氟乙烯8.正压电9.应变（极化强度）10.固有频率二、单项选择题答案1.B2.B3.A4.D5.A6.C7.C8.B9.B10.A三、多项选择题答案1.ACE2.ABC3.ABC4.ABCE5.ABCDE6.ABCD7.ABC8.ABCDE9.ABCD10.ABCDE四、判断题答案1.√2.×3.√4.√5.×6.×7.√8.√9.×（部分可逆）10.√五、简答题答案1.极化原理：未极化陶瓷内部自发极化杂乱，施加直流电场后取向一致，产生宏观压电性。关键参数：①极化温度（略低于居里温度，畴壁易移动）；②极化电场（1-3kV/mm，高于矫顽电场）；③极化时间（数分钟至数十分钟）；④冷却速度（缓慢冷却固定畴取向）。2.主要区别：①原理：压电（应力→电荷）vs应变（应变→电阻）；②输出：压电（交流，动态）vs应变（直流/低频，可测静态）；③灵敏度：压电更高；④耐温：压电更广（部分>1000℃）；⑤应用：压电（振动/加速度）vs应变（静态应变/压力）。3.提高方法：①减小元件尺寸（谐振频率与尺寸成反比）；②选高机械品质因数（Qm）材料（如PZT-8）；③优化电极（减少质量负载）；④刚性支撑（避免弹性负载）；⑤成分改性（提高弹性模量）。4.老化特性：性能（压电常数、介电常数）随时间缓慢退化，因畴壁重取向、缺陷迁移。改善方法：①时效处理（恒温放置稳定性能）；②选低老化率材料（掺杂PZT）；③避免高温/应力；④定期再极化（恢复部分性能）；⑤细化晶粒（减少畴壁移动）。六、讨论题答案1.材料选择：优先选高温稳定材料，如铌酸锂（LiNbO3，居里1210℃）、钨青铜结构陶瓷（PZN-PT改性）、铝酸镧基陶瓷，避免PZT（300℃以上性能骤降）。设计要点：①高温封装（陶瓷外壳、高温胶）；②铂电极（耐温>1000℃）；③热应力匹配（材料热膨胀系数一致）；④温度补偿（内置温度传感器）；⑤紧凑结构（防高温变形）。2.优势：①高灵敏度（检测微小振动）；②宽频响