2025年大三（自动化）检测技术与传感器阶段考核题.doc

2025年大三（自动化）检测技术与传感器阶段考核题

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）

本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 以下哪种传感器不属于基于物理效应的传感器？（ ）
A. 应变片传感器
B. 压电式传感器
C. 光纤传感器
D. 霍尔传感器

2. 传感器的静态特性指标不包括（ ）
A. 线性度
B. 灵敏度
C. 响应时间
D. 重复性

3. 对于一个线性度为±0.5%F.S.的传感器，其满量程输出为10V，当输入为满量程的50%时，输出的最大误差为（ ）
A. ±50mV
B. ±25mV
C. ±100mV
D. ±0.5V

4. 下列哪种传感器常用于测量压力？（ ）
A. 热电偶
B. 热电阻
C. 电容式压力传感器
D. 光电传感器

5. 应变片传感器测量应变时，其电阻变化主要是由（ ）引起的。
A. 温度变化
B. 应变导致的几何尺寸变化
C. 材料的电阻率变化
D. 外力作用

6. 光纤传感器利用了光的（ ）原理来实现信号检测。
A. 折射
B. 反射
C. 干涉
D. 以上都是

7. 霍尔传感器是基于（ ）效应工作的。
A. 压电
B. 电磁
C. 光电
D. 热电

8. 某传感器的灵敏度为2mV/℃，当温度变化5℃时，输出电压变化为（ ）
A. 10mV
B. 20mV
C. 5mV
D. 25mV

9. 传感器的分辨率是指（ ）
A. 传感器能够测量的最小输入变化量
B. 传感器输出信号的最小变化量
C. 传感器测量范围的最小值
D. 传感器测量范围的最大值

10. 以下哪种传感器适合用于非接触式测量？（ ）
A. 超声波传感器
B. 电阻应变片传感器
C. 热电偶传感器
D. 压电式传感器

第II卷（非选择题 共70分）

11. （10分）简述传感器的定义和组成部分。

12. （15分）说明电容式传感器的工作原理及常见类型，并举例说明其应用场景。

13. （15分）分析应变片传感器测量应变时的误差来源及减小误差的方法。

14. （15分）材料：在自动化生产线上，需要对流水线上的产品进行尺寸检测，以确保产品符合质量标准。现有一个产品，其尺寸范围在50mm - 100mm之间，要求检测精度达到±0.1mm。
问题：请设计一个基于激光位移传感器的检测方案，说明激光位移传感器的工作原理，并阐述如何实现高精度的尺寸检测。

15. （15分）材料：某工业现场需要监测管道内液体的流量和压力，以保证生产过程的稳定运行。已知管道内液体为水，流速范围在0 - 5m/s之间，压力范围在0 - 1MPa之间。
问题：请选择合适的传感器来分别测量流量和压力，并说明所选传感器的工作原理及如何将测量信号传输给控制系统。

答案：1. C 2. C 3. B 4. C 5. B 6. D 7. B 8. A 9. A 10. A
11. 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。组成部分包括敏感元件，它直接感受被测量；转换元件，将敏感元件感受的被测量转换为电信号等其他形式的信号；信号调理与转换电路，对转换元件输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，使其成为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号。
12. 电容式传感器工作原理是将被测量的变化转换为电容量的变化。常见类型有变极距型、变面积型、变介质型。变极距型常用于压力测量等，如电容式压力传感器；变面积型可用于位移测量等，如电容式位移传感器；变介质型常用于液位测量等。
13. 误差来源：温度变化会引起应变片电阻变化；应变片粘贴质量影响测量精度；测量电路的非线性也会带来误差。减小误差方法：采用温度补偿措施，如电桥补偿法；提高应变片粘贴工艺；优化测量电路，采用线性化处理电路等。
14. 激光位移传感器工作原理是利用激光三角测量原理，发射激光束并照射到物体表面，通过检测反射光的角度或位置变化来测量物体的距离。检测方案：将激光位移传感器安装在流水线合适位置，使其能垂直照射产品。通过测量激光束反射光的位置变化，计算出产品尺寸。为实现高精度检测，可采用高精度激光位移传感器，多次测量取平均值，同时对环境温度等因素进行补偿。
15. 测量流量可选用电磁流量计，工作原理是基于法拉第电磁感应定律，当导电流体在磁场中流动时，会在与磁场和流动方向垂直的方向上产生感应电动势，通过检测感应电动势来测量流量。测量压力可选用压阻式压力传感器，其工作原理是利用压阻效应，当压力作用在传感器上时，会引起敏感元件电阻变化，通过测量电阻变化来测量压力。测量信号通过信号调理电路处理后，采用4 - 20mA电流信号或RS485等通信方式传输给控制系统。