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2025年传感器易错题试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）
1. 传感器的输出量通常为（ ）
A. 非电量信号 B. 电量信号 C. 位移信号 D. 光信号
答案：B
解析：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常输出的是电量信号。
2. 下列不属于传感器静态特性指标的是（ ）
A. 线性度 B. 灵敏度 C. 响应时间 D. 重复性
答案：C
解析：响应时间是动态特性指标，线性度、灵敏度、重复性属于静态特性指标。
3. 应变片式传感器利用的是（ ）原理
A. 应变效应 B. 压阻效应 C. 热电效应 D. 光电效应
答案：A
解析：应变片式传感器利用应变效应，即导体或半导体在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。
4. 热电偶传感器基于（ ）效应
A. 应变 B. 压阻 C. 热电 D. 光电
答案：C
解析：热电偶传感器基于热电效应，即两种不同材料的导体组成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，回路中就会产生热电势。
5. 下列传感器中属于数字传感器的是（ ）
A. 电阻应变片 B. 热电偶 C. 光栅 D. 霍尔传感器
答案：C
解析：光栅输出的是数字信号，属于数字传感器，电阻应变片、热电偶、霍尔传感器输出的一般是模拟信号。
6. 传感器的分辨率是指（ ）
A. 传感器能检测到的最小被测量变化量
B. 传感器输出量与输入量的比值
C. 传感器的测量范围
D. 传感器的精度
答案：A
解析：分辨率是指传感器能检测到的最小被测量变化量。
7. 电容式传感器的测量电路不包括（ ）
A. 调频电路 B. 调幅电路 C. 调相电路 D. 桥式电路
答案：D
解析：电容式传感器测量电路有调频电路、调幅电路、调相电路等，桥式电路常用于电阻应变片等传感器测量。
8. 压电式传感器适合测量（ ）
A. 静态力 B. 动态力 C. 温度 D. 位移
答案：B
解析：压电式传感器具有压电效应，适合测量动态力，对静态力响应较差。
9. 光纤传感器利用的是（ ）
A. 应变效应 B. 压阻效应 C. 光电效应 D. 热电效应
答案：C
解析：光纤传感器利用光电效应，通过光信号的变化来检测被测量。
10. 传感器的迟滞现象是指（ ）
A. 正反行程输出特性不一致
B. 输出信号随时间变化
C. 输出信号与输入信号不成线性关系
D. 传感器测量误差
答案：A
解析：迟滞现象是指传感器正反行程输出特性不一致。

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 传感器一般由敏感元件、转换元件和______组成。
答案：基本转换电路
解析：传感器通常由敏感元件感受被测量，转换元件将其转换成电信号，基本转换电路进行进一步处理。
2. 半导体应变片的工作原理是基于______效应。
答案：压阻
解析：半导体应变片利用压阻效应，即半导体材料在受力时电阻显著变化。
3. 霍尔元件是基于______效应制成的。
答案：霍尔
解析：霍尔元件基于霍尔效应，当电流通过放在磁场中的半导体薄片时，在薄片的横向两侧会产生电位差。
4. 传感器的静态特性包括线性度、灵敏度、重复性、迟滞和______等。
答案：零点输出
解析：零点输出也是传感器静态特性之一。
纠错后：传感器的静态特性包括线性度、灵敏度、重复性、迟滞和______等。
答案：零点输出
解析：零点输出是传感器静态特性的重要指标之一，反映了传感器在无输入信号时的输出情况。

5. 热电偶的热电势由______电势和接触电势组成。
答案：温差
解析：热电偶的热电势由温差电势和接触电势组成。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述传感器的作用及分类。
答案：
作用：传感器能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号，是实现自动检测和自动控制的首要环节。
分类：按被测量分类，如力学量传感器、热学量传感器、电磁学量传感器等；按工作原理分类，如应变式传感器、压电式传感器、磁电式传感器等；按输出信号分类，如模拟式传感器、数字式传感器等。
解析：传感器的作用是将各种被测量转换为电信号，以便后续处理和控制。分类方式多样，不同分类方式有助于更好地理解和应用传感器。
2. 说明应变片式传感器测量应变的原理及测量电路。
答案：
原理：应变片式传感器利用应变效应，导体或半导体在外界力作用下产生机械变形时，其电阻值相应变化，通过测量电阻变化来测量应变。
测量电路：常用的有桥式电路，如惠斯通电桥。当应变片作为电桥的一个桥臂电阻变化时，电桥输出不平衡电压，通过测量该电压来确定应变大小。
解析：应变片式传感器基于应变效应测量应变，桥式电路能将电阻变化转换为电压变化，便于测量和处理。
3. 简述热电偶传感器的工作原理及冷端补偿方法。
答案：
工作原理：基于热电效应，两种不同材料的导体组成闭合回路，当两个接点温度不同时，回路中产生热电势。
冷端补偿方法：冰点法，将冷端置于0℃的冰水中；补偿电桥法，利用不平衡电桥产生的电势补偿热电偶因冷端温度变化引起热电势的变化；计算修正法，根据热电偶的热电势与温度关系及冷端实际温度进行计算修正。
解析：热电偶利用热电效应工作，冷端补偿是为了提高测量准确性，不同补偿方法适用于不同应用场景。

四、计算题（每题10分，共15分）
1. 有一应变片，其灵敏度\(S = 2\)，初始电阻\(R = 120\Omega\)，当受到应变时电阻变化\(\Delta R = 1.2\Omega\)，求应变片所受的应变\(\varepsilon\)。
答案：
已知\(S=\frac{\Delta R}{R\varepsilon}\)，则\(\varepsilon=\frac{\Delta R}{RS}\)。
将\(\Delta R = 1.2\Omega\)，\(R = 120\Omega\)，\(S = 2\)代入可得：
\(\varepsilon=\frac{1.2}{120\times2}=0.005\)
解析：根据应变片灵敏度公式变形求解应变，代入已知数据计算即可。
2. 已知某热电偶的热电势\(E(T,T_0)=38.5mV\)，冷端温度\(T_0 = 25^{\circ}C\)，查热电偶分度表得\(E(25,0)=1.0mV\)，求被测温度\(T\)对应的热电势\(E(T,0)\)。
答案：
由\(E(T,T_0)=E(T,0)-E(T_0,0)\)可得：
\(E(T,0)=E(T,T_0)+E(T_0,0)\)
已知\(E(T,T_0)=38.5mV\)，\(E(T_0,0)=1.0mV\)，则：
\(E(T,0)=38.5 + 1.0 = 39.5mV\)
解析：根据热电偶热电势关系公式，已知部分热电势值，可求出被测温度对应的热电势。

五、综合题（20分）
设计一个利用应变片式传感器测量压力的系统，要求画出系统原理图，并说明各部分的作用。
答案：
系统原理图：压力通过弹性元件（如弹簧管）转换为应变，应变片粘贴在弹性元件上感受应变，将应变转换为电阻变化，接入桥式测量电路，电桥输出不平衡电压，经放大器放大后由显示仪表显示压力值。
各部分作用：
弹性元件：将压力转换为应变，起力电转换的中间环节作用。
应变片：感受弹性元件的应变，将应变转换为电阻变化。
桥式测量电路：将应变片电阻变化转换为不平衡电压输出。
放大器：放大电桥输出的微弱信号，便于后续处理。
显示仪表：显示测量得到的压力值。
解析：该系统利用应变片式传感器将压力转换为电信号进行测量，各部分协同工作实现压力的准确测量和显示。