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成都开放大学传感器与测试技术期末考试试卷与参考答案

以下是一篇以读书学习笔记形式呈现的关于《传感器与测试技术》期末考试的模拟试卷及参考答案，供参考复习使用：

成都开放大学《传感器与测试技术》期末考试复习笔记

一、试卷结构分析

根据课程大纲，期末考试通常包含以下题型：

1. 选择题（40%）：测试对基本概念、原理和典型传感器特性的掌握。

2. 填空题（20%）：考察对专业术语、公式和关键参数的记忆。

3. 判断题（10%）：检验对知识点的理解和辨析能力。

4. 简答题（20%）：要求简要阐述核心理论或应用。

5. 综合题（10%）：结合实际案例分析传感器系统设计或误差处理。

二、模拟试卷与参考答案

（一）选择题

题目1

以下不属于传感器静态特性指标的是：

A. 灵敏度

B. 线性度

C. 频率响应

D. 重复性

答案与解析

- 正确答案：C

- 解析：静态特性包括灵敏度、线性度、重复性、迟滞等，而频率响应属于动态特性指标，反映传感器对随时间变化的输入信号的响应能力。

题目2

电容式传感器中，改变极板间距离的结构形式常用于测量：

A. 温度

B. 位移

C. 压力

D. 流量

答案与解析

- 正确答案：B

- 解析：电容式传感器通过改变极板距离、面积或介电常数来实现测量。其中，位移测量通常采用变极距结构，因为位移直接改变极板间距。

题目3

热电偶的热电效应是基于：

A. 压电效应

B. 光电效应

C. 塞贝克效应

D. 霍尔效应

答案与解析

- 正确答案：C

- 解析：热电偶的工作原理基于塞贝克效应，即两种不同导体组成的闭合回路在两端温差作用下产生热电动势。

题目4

光电效应中，能够产生光电流且无需外加电压的是：

A. 外光电效应

B. 内光电效应

C. 光生伏特效应

D. 光电导效应

答案与解析

- 正确答案：C

- 解析：光生伏特效应（如太阳能电池）直接将光能转化为电能，无需外加电压；而光电导效应（如光敏电阻）需要外加电压才能产生光电流。

题目5

以下哪种传感器属于能量转换型传感器？

A. 电阻应变式

B. 压电式

C. 热电偶

D. 电容式

答案与解析

- 正确答案：C

- 解析：能量转换型传感器（如热电偶、压电式）可将被测非电量直接转换为电量；而电阻应变式和电容式属于能量控制型传感器。

（二）填空题

题目1

传感器的动态特性常用______和______来描述。

答案与解析

- 答案：频率响应、时间常数（或阶跃响应）

- 解析：动态特性主要通过阶跃响应（如上升时间、响应时间）和频率响应（如幅频特性、相频特性）来表征。

题目2

电阻应变式传感器的核心元件是______，其工作原理基于金属的______效应。

答案与解析

- 答案：应变片、应变

- 解析：应变片通过金属材料在机械变形时电阻值变化实现信号转换。

题目3

在测试系统中，信号调理电路的主要功能包括______、______和______。

答案与解析

- 答案：放大、滤波、信号转换

- 解析：信号调理电路用于增强信号、去除噪声、以及将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。

题目4

压电式传感器的输出信号是______，通常需要通过______电路进行转换和测量。

答案与解析

- 答案：电荷、电荷放大器

- 解析：压电传感器输出电荷信号，需用电荷放大器将其转换为电压信号以便测量。

题目5

传感器的灵敏度定义为______与______的比值。

答案与解析

- 答案：输出变化量、输入变化量

- 解析：灵敏度是传感器对输入量变化的响应能力，单位为量纲比值（如V/mm）。

（三）判断题

题目1

传感器的精度越高，其测量误差一定越小。

答案：正确

解析：精度直接反映传感器的测量误差范围，精度越高，误差越小。

题目2

电感式传感器无法测量非导电材料的位移。

答案：错误

解析：电感式传感器通过电磁感应原理测量位移，但需被测物体为导磁材料；若需测量非导电材料，可通过附加导磁材料实现。

题目3

压电式传感器适用于静态力的测量。

答案：错误

解析：压电传感器基于压电效应，仅能测量动态力或压力变化，静态力会导致电荷泄漏，无法稳定输出。

题目4

热电偶的冷端温度补偿是为了消除环境温度对测量结果的影响。

答案：正确

解析：热电偶的输出与冷端温度相关，需通过补偿电路（如冰浴法、电桥补偿法）确保冷端温度恒定或修正其影响。

题目5

传感器的动态特性与静态特性无关。

答案：错误

解析：传感器的动态特性（如响应速度）与静态特性（如灵敏度）共同影响其整体性能，两者相互关联。

（四）简答题

题目1

简述传感器的基本组成及各部分功能。

答案与解析

- 答案：

1. 敏感元件：直接感受被测量并输出信号。

2. 转换元件：将敏感元件的输出信号转换为电信号。

3. 测量电路：对电信号进行放大、滤波、转换等处理。

4. 辅助电源：为传感器提供工作所需的能量（如能量控制型传感器）。

题目2

什么是传感器的线性度？如何用数学表达式描述？

答案与解析

- 答案：

- 线性度：传感器输出与输入之间的实际关系曲线与理想直线的最大偏差与满量程输出的比值。

- 表达式：线性度 = (实际输出曲线与理想直线的最大偏差) / 满量程输出 × 100%。

题目3

简述光电效应的三种类型及其应用。

答案与解析

- 答案：

1. 外光电效应：光子击发电子逸出（如光电管、光电倍增管），用于光强检测。

2. 内光电效应：光照改变材料电导率（如光敏电阻），用于光照度测量。

3. 光生伏特效应：光照产生电动势（如太阳能电池、光电二极管），用于能量转换或光信号检测。

题目4

列举三种常见的温度传感器，并说明其工作原理。

答案与解析

- 答案：

1. 热电阻：利用金属电阻随温度变化的特性（如铂电阻Pt100）。

2. 热电偶：基于两种金属接触产生热电动势（塞贝克效应）。

3. 热敏电阻：半导体材料电阻值随温度变化显著（负温度系数或正温度系数）。

题目5

传感器的动态特性中，什么是“时间常数”？它对测量有何影响？

答案与解析

- 答案：

- 时间常数（τ）：一阶传感器在阶跃输入下，输出达到稳态值63.2%所需的时间。

- 影响：时间常数越大，传感器响应越慢，适用于低频信号；时间常数小则响应快，适合高频或动态信号测量。

（五