2026年物联网传感器技术应用能力测试试卷及答案

2026年物联网传感器技术应用能力测试试卷及答案2026年物联网传感器技术应用能力测试试卷一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.以下传感器中，基于压电效应工作的是（）。A.压阻式压力传感器B.压电式加速度传感器C.电容式湿度传感器D.热电阻温度传感器2.MEMS（微机电系统）传感器的核心优势是（）。A.高精度但高功耗B.体积小、成本低且可批量生产C.仅适用于高温环境D.依赖外部电源供电3.工业物联网中，设备振动监测通常优先选择（）。A.红外温度传感器B.三轴加速度传感器C.气体浓度传感器D.光电位移传感器4.NBIoT（窄带物联网）协议的典型传输速率范围是（）。A.100kbps~1MbpsB.10kbps~100kbpsC.1kbps~10kbpsD.100bps~1kbps5.环境监测中，用于检测PM2.5的常用传感器类型是（）。A.电化学传感器B.激光散射式传感器C.热电偶传感器D.电容式压力传感器6.传感器的“迟滞”特性描述的是（）。A.输入量变化时输出的非线性误差B.相同输入下多次测量的输出分散程度C.输入量增加和减少时输出的不一致性D.输出随时间的缓慢漂移7.蓝牙低功耗（BLE）技术在物联网传感器中的主要优势是（）。A.长距离传输B.极低功耗与短距离通信C.高抗干扰能力D.支持大规模节点同步8.以下不属于传感器信号调理电路功能的是（）。A.放大微弱信号B.滤除高频噪声C.模数转换（ADC）D.温度补偿校准9.农业大棚中，为监测土壤墒情（含水量），最适合的传感器是（）。A.电容式土壤湿度传感器B.红外气体传感器C.应变式力传感器D.磁阻式角度传感器10.传感器的“分辨率”定义为（）。A.传感器能检测到的最小输入变化量B.满量程输出与输入的比值C.输出信号的信噪比D.输入与输出的线性相关系数11.智能家居中，人体存在检测优先选择（）。A.被动红外（PIR）传感器B.热电偶温度传感器C.压阻式压力传感器D.超声波距离传感器12.工业场景中，为避免电磁干扰，传感器信号传输常采用（）。A.0~5V模拟电压信号B.4~20mA电流信号C.无线WiFi传输D.1~5kHz频率信号13.以下传感器中，需定期校准的是（）。A.机械式限位开关B.基于MEMS的陀螺仪C.光电式编码器D.永磁式接近开关14.低功耗物联网传感器设计中，“占空比”优化指的是（）。A.提高传感器工作时的电源效率B.减少传感器工作时间与休眠时间的比值C.降低传感器的工作电压D.采用能量收集技术补充供电15.温湿度一体传感器的“交叉灵敏度”是指（）。A.温度变化对湿度测量的干扰B.湿度变化对温度测量的干扰C.两者同时测量时的精度提升D.传感器对环境振动的敏感程度二、多项选择题（共5题，每题3分，共15分，少选得1分，错选不得分）1.以下属于物联网传感器低功耗设计技术的有（）。A.采用休眠唤醒机制B.选择低功耗MCU（微控制器）C.增加传感器采样频率D.优化无线通信协议（如BLE、LoRa）2.环境监测传感器网络中，数据融合的作用包括（）。A.提高测量精度B.减少数据传输量C.降低系统复杂度D.识别异常数据3.以下传感器中，基于光学原理工作的有（）。A.激光测距传感器B.气体浓度（如CO₂）非色散红外（NDIR）传感器C.光电式烟雾传感器D.电容式触摸屏传感器4.工业设备健康监测中，需同时部署的传感器组合可能包括（）。A.振动加速度传感器B.温度传感器C.电流传感器（监测电机负载）D.气压传感器5.传感器标定的常用方法包括（）。A.与标准传感器对比测量B.基于理论模型计算校准参数C.通过机器学习算法在线自校准D.仅依赖出厂参数无需校准三、填空题（共10空，每空2分，共20分）1.传感器的基本组成包括敏感元件、转换元件和__________。2.典型的16位ADC（模数转换器）可分辨的电压步长为满量程的__________（分数表示）。3.温湿度传感器的精度通常标注为“±0.5℃（温度）/±2%RH（湿度）”，其中“RH”代表__________。4.LoRa（远距离无线电）技术采用__________调制方式，适合长距离低速率物联网通信。5.气体传感器中，电化学传感器主要用于检测__________（如CO、O₃）等活性气体。6.传感器的“漂移”分为时间漂移和__________漂移（如温度变化引起的误差）。7.工业物联网（IIoT）中，Profibus和__________是常用的现场总线协议。8.为减少无线传感器网络的干扰，ZigBee通常工作在__________频段（填写具体频率）。9.压力传感器的“量程”指的是能测量的__________压力范围。10.边缘计算在物联网传感器中的核心作用是__________（如实时分析、减少云端负载）。四、简答题（共4题，第12题各5分，第34题各10分，共30分）1.（封闭型）简述压阻式压力传感器的工作原理。2.（封闭型）对比分析红外温度传感器与热电阻温度传感器的适用场景。3.（开放型）智能家居中，多传感器（如温湿度、光照、人体存在）数据融合的主要挑战有哪些？请至少列举3点并简要说明。4.（开放型）工业设备预测性维护中，为何需要同时监测振动、温度和电流信号？五、应用题（共2题，第1题10分，第2题15分，共25分）1.（计算类）某温度传感器的量程为40℃~85℃，输出为0~3.3V的线性电压信号。当环境温度为25℃时，计算其输出电压值（保留3位小数）。2.（综合类）设计一个基于物联网的智能冷链监控系统，要求：（1）明确需监测的关键参数（至少3个）及对应的传感器类型；（2）选择合适的无线通信协议并说明理由；（3）设计数据处理流程（包括本地边缘计算与云端应用）；（4）提出异常报警机制（如温度超标的触发条件与通知方式）。答案及解析一、单项选择题1.B（压电式传感器利用压电材料的正压电效应，输入机械应力时输出电荷信号）2.B（MEMS通过半导体工艺制造，体积小、成本低且适合批量生产）3.B（振动监测需高频采样加速度信号，三轴加速度传感器可捕捉多方向振动）4.C（NBIoT设计目标为低速率、广覆盖，典型速率1~10kbps）5.B（激光散射式传感器通过颗粒对激光的散射强度计算PM2.5浓度）6.C（迟滞描述输入增加与减少时输出的不一致性，通常用满量程的百分比表示）7.B（BLE功耗极低，适合短距离（<100m）、低数据量的传感器通信）8.C（模数转换属于数据采集环节，信号调理包括放大、滤波、线性化等）9.A（电容式土壤湿度传感器通过测量土壤介电常数变化检测含水量）10.A（分辨率是能检测的最小输入变化量，如温度传感器的分辨率为0.1℃）11.A（PIR传感器通过检测人体发出的红外辐射变化判断存在，成本低且功耗低）12.B（4~20mA电流信号抗干扰能力强，适合长距离传输）13.B（MEMS陀螺仪受温度、老化影响易漂移，需定期校准）14.B（占空比=工作时间/(工作时间+休眠时间)，降低占空比可减少平均功耗）15.A（交叉灵敏度指温度变化对湿度测量结果的干扰，需通过算法补偿）二、多项选择题1.ABD（增加采样频率会提高功耗，故C错误）2.ABD（数据融合通过多传感器信息互补提高精度，减少冗余数据传输，并可检测异常）3.ABC（电容式触摸屏基于电容变化，非光学原理，故D错误）4.ABC（气压传感器与设备健康无直接关联，故D错误）5.ABC（传感器需定期校准，出厂参数无法保证长期准确性，故D错误）三、填空题1.信号调理电路2.1/65536（16位ADC的分辨率为2⁻¹⁶）3.相对湿度（RelativeHumidity）4.扩频（CSS，ChirpSpreadSpectrum）5.有毒/可燃（或“还原性/氧化性”）6.温度（或“环境”）7.Modbus（或CAN、HART等工业总线）8.2.4GHz（ZigBee主要工作在2.4GHz全球免费频段）9.最大至最小（或“测量范围的上限与下限”）10.本地实时处理（或“减少数据传输量”“降低延迟”）四、简答题1.压阻式压力传感器工作原理：传感器内部包含由半导体材料（如硅）制成的压阻应变片，当外界压力作用于弹性膜片时，膜片变形导致应变片产生机械应力；根据压阻效应，应变片的电阻值随应力变化而改变；通过惠斯通电桥将电阻变化转换为电压信号输出，经放大后得到与压力成正比的电信号。2.适用场景对比：红外温度传感器：非接触式测量，适合高温、运动物体或无法直接接触的场景（如高炉温度监测、电机表面温度测量）；但易受环境光线、被测物体发射率影响，精度较低（通常±1~2℃）。热电阻温度传感器（如PT100）：接触式测量，精度高（可达±0.1℃），适合需要高精度的静态或缓慢变化场景（如实验室恒温箱、食品加工温度控制）；但需与被测物体充分接触，响应速度较慢。3.智能家居多传感器数据融合挑战：数据异质性：不同传感器的采样频率、数据格式（如温湿度是连续值，人体存在是布尔值）差异大，需统一时间戳与格式。噪声干扰：如光照传感器易受窗外光线影响，人体存在传感器可能误判（如宠物移动），需设计滤波与异常检测算法。计算资源限制：智能家居设备（如网关）的算力有限，需平衡边缘计算与云端处理的负载，避免延迟。隐私保护：多传感器数据（如人体存在时间）可能涉及用户隐私，需加密传输与存储。4.工业设备预测性维护多信号监测原因：振动信号：反映设备机械部件（如轴承、齿轮）的磨损或松动，高频振动（>1kHz）可早期发现微小故障。温度信号：异常升温可能由润滑不足、电流过载或散热不良引起，与振动信号互补（如轴承磨损既导致振动增大，也导致温度升高）。电流信号：监测电机负载与电能质量，电流波动可反映电机绕组故障或负载突变（如泵堵塞）。三者结合可综合判断故障类型（如机械故障、电气故障），提高诊断准确性。五、应用题1.计算过程：量程范围：85℃(40℃)=125℃电压范围：3.3V0V=3.3V灵敏度（电压/℃）：3.3V/125℃=0.0264V/℃25℃对应的电压偏移量：25℃(40℃)=65℃输出电压：0.0264V/℃×65℃=1.716V答案：1.716V2.智能冷链监控系统设计：（1）监测参数与传感器：温度：高精度数字温湿度传感器（如SHT31，精度±0.3℃）；湿度：同上（SHT31集成湿度测量，精度±2%RH）；位置：GPS/北斗模块（用于追踪运输路径）；开门状态：磁簧开关（检测货箱门是否意外开启）。（2）通信协议选择：采用4GCat.1或NBIoT：4GCat.1：支持中等速率（10Mbps），适合同时传输温度、位置等多类型数据，覆盖广（兼容现有4G网络）；NBIoT：若对数据速率要求低（仅需定时上报），可选择NBIoT，其功耗更低（适合电池供电），适合长距离运输（如跨区域冷链）。（3）数据处理流程：边缘计算（车载终端）：实时采集传感器数据，通过卡尔曼滤波去除噪声；设置阈值（如温度>8℃或<25℃），触发本地报警（声