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2025年传感器核心题试题及答案

一、选择题（每题3分，共30分）
1. 传感器能够感知的基本量不包括以下哪种？（ ）
A. 光 B. 声音 C. 力 D. 时间
答案：D
解析：传感器能够感知的基本量包括光、声音、力、温度、湿度、位移等，时间不属于传感器直接感知的基本量。
2. 下列属于有源传感器的是（ ）
A. 应变片 B. 热电偶 C. 光敏电阻 D. 压电陶瓷
答案：B
解析：有源传感器能将非电量直接变换为电能，热电偶能将温度变化转换为电动势输出，属于有源传感器；应变片、光敏电阻、压电陶瓷都需要外部电源激励才能工作，属于无源传感器。
3. 传感器的静态特性不包括（ ）
A. 线性度 B. 灵敏度 C. 响应时间 D. 迟滞
答案：C
解析：传感器的静态特性主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、零点输出、满量程输出等；响应时间属于动态特性。
4. 某传感器的测量范围是0 - 100℃，其精度为±0.5%，则该传感器测量100℃时的最大误差为（ ）
A. 0.5℃ B. 1℃ C. 0.25℃ D. 5℃
答案：A
解析：精度为±0.5%，测量范围是0 - 100℃，则最大误差为100×0.5% = 0.5℃。
5. 能够将压力信号转换为电信号的传感器是（ ）
A. 超声波传感器 B. 压力传感器 C. 温度传感器 D. 光电传感器
答案：B
解析：压力传感器的作用就是将压力信号转换为电信号，超声波传感器用于检测距离等，温度传感器检测温度，光电传感器检测光信号。
6. 传感器的分辨率是指（ ）
A. 传感器能检测到的最小输入变化量
B. 传感器输出信号与输入信号的比值
C. 传感器在规定条件下的最大输出值
D. 传感器的测量精度
答案：A
解析：分辨率是指传感器能检测到的最小输入变化量；传感器输出信号与输入信号的比值是灵敏度；传感器在规定条件下的最大输出值是满量程输出；测量精度是综合衡量传感器性能的指标。
7. 下列传感器中，利用电磁感应原理工作的是（ ）
A. 霍尔传感器 B. 磁电式传感器 C. 光纤传感器 D. 气敏传感器
答案：B
解析：磁电式传感器利用电磁感应原理将被测量转换为感应电动势；霍尔传感器利用霍尔效应；光纤传感器利用光信号；气敏传感器检测气体浓度。
8. 传感器的迟滞现象是指（ ）
A. 输入量增大和减小期间输出特性曲线不重合的现象
B. 传感器输出信号随时间变化的现象
C. 传感器对同一输入量在连续多次测量中输出值不一致的现象
D. 传感器的输出与输入之间的线性关系
答案：A
解析：迟滞现象就是输入量增大和减小期间输出特性曲线不重合；输出信号随时间变化是动态响应特性；对同一输入量多次测量输出值不一致是重复性；输出与输入的线性关系是线性度。
9. 下列不属于传感器组成部分的是（ ）
A. 敏感元件 B. 转换元件 C. 信号调理电路 D. 控制器
答案：D
解析：传感器一般由敏感元件、转换元件、信号调理电路等组成，控制器不属于传感器的组成部分。
10. 用于测量转速的传感器是（ ）
A. 加速度传感器 B. 转速传感器 C. 流量传感器 D. 液位传感器
答案：B
解析：转速传感器专门用于测量转速，加速度传感器测量加速度，流量传感器测量流量，液位传感器测量液位。

二、填空题（每题3分，共15分）
1. 传感器是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的器件或装置，通常由____、转换元件和信号调理电路组成。
答案：敏感元件
解析：传感器一般由敏感元件感受被测量，转换元件将其转换为电信号，信号调理电路对信号进行处理。
2. 传感器的线性度是指传感器输出与输入之间保持____的程度。
答案：线性关系
解析：线性度反映了传感器输出随输入变化的线性程度。
3. 应变片是利用____效应将应变转换为电阻变化的传感器。
答案：应变电阻
解析：应变片受力产生应变时，其电阻会发生变化，利用此应变电阻效应工作。
4. 热电偶的工作原理是____。
答案：热电效应
解析：热电偶基于热电效应，将温度变化转换为电动势输出。
5. 传感器的动态特性主要包括响应特性和____。
答案：抗干扰特性
解析：动态特性包含响应特性和抗干扰特性，反映传感器对动态信号的响应能力和抵抗干扰的能力。

三、简答题（每题10分，共30分）
1. 简述传感器的分类方法有哪些？
答案：
（1）按被测物理量分类，可分为位移传感器、压力传感器、温度传感器、速度传感器等。
（2）按工作原理分类，有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器等。
（3）按信号转换特征分类，可分为有源传感器和无源传感器。
（4）按能量转换关系分类，可分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。
（5）按输出信号分类，有模拟式传感器和数字式传感器。
解析：从不同角度对传感器进行分类，有助于更好地理解和应用传感器，不同分类方法各有其特点和适用场景。
2. 说明传感器的灵敏度的含义及其重要性。
答案：
传感器的灵敏度是指传感器输出信号与输入信号的比值。它表示传感器对被测量变化的敏感程度。
重要性：灵敏度越高，传感器对微小的被测量变化就能产生较大的输出信号变化，从而更容易检测到被测量的变化，有利于提高测量的精度和可靠性。不同的测量任务对传感器灵敏度有不同要求，合适的灵敏度能使传感器更好地适应测量环境和满足测量需求。
解析：灵敏度是衡量传感器性能的关键指标之一，直接影响着传感器对被测量的检测能力和测量精度。
3. 举例说明传感器在日常生活中的应用（至少三种）。
答案：
（1）手机中的加速度传感器，用于检测手机的运动状态，如是否倾斜、晃动等，实现一些特殊功能，如自动旋转屏幕等。
（2）汽车中的胎压传感器，实时监测轮胎气压，当气压异常时发出警报，保障行车安全。
（3）智能电饭煲中的温度传感器，控制煮饭过程中的温度，确保米饭煮熟且口感适宜。
（4）烟雾报警器中的烟雾传感器，检测烟雾浓度，当烟雾达到一定程度时触发报警，预防火灾。
解析：传感器在日常生活中广泛应用，极大地便利了人们的生活，提高了生活的安全性和舒适性。

四、分析题（15分）
有一个温度传感器，其输出特性如下表所示：
|温度（℃）|输出电压（mV）|
|---|---|
|20|100|
|40|200|
|60|300|
|80|400|
|100|500|

（1）求该传感器的灵敏度。
（2）若用该传感器测量一个温度为50℃的物体，理论上其输出电压应为多少？

答案：
（1）灵敏度 = 输出电压变化量 / 温度变化量。
从表中可知，温度从20℃变化到40℃，温度变化量为20℃，输出电压从100mV变化到200mV，变化量为100mV。
则灵敏度 = 100mV / 20℃ = 5mV/℃。
（2）已知灵敏度为5mV/℃，当温度为50℃时，相对于20℃的温度变化量为30℃。
则输出电压变化量 = 灵敏度×温度变化量 = 5mV/℃×30℃ = 150mV。
20℃时输出电压为100mV，所以50℃时输出电压应为100mV + 150mV = 250mV。
解析：通过计算灵敏度，利用灵敏度与温度变化的关系来求解不同温度下的输出电压，这是基于传感器输出特性进行分析计算的基本方法。

五、设计题（20分）
设计一个简单的液位测量系统，要求：
（1）说明测量原理。
（2）画出系统组成框图。
（3）简要说明各组成部分的作用。

答案：
（1）测量原理：采用压力传感器测量液位。根据液体压强公式P = ρgh（其中P为压强，ρ为液体密度