2021年10月自考02202传感器与检测技术试题及答案含解析

传感器与检测技术年月真题

02202202110

1、【单选题】传感器输入从非零的任意值缓慢增加，当其超过某一增量时才能检测到输出值

的变化，这个能检测到的最小输入增量被称为传感器的

线性度

灵敏度

A:

分辨率

B:

分辨力

C:

答D:案：D

解析：传感器的分辨力指的是能够被传感器检测到的最小输入增量。当传感器输入值从非

零的任意值缓慢增加时，传感器的输出值会在输入增量超过分辨力时才会发生变化。换句

话说，传感器的分辨力决定了传感器能够精确检测到的最小变化量。传感器的分辨力通常

由其灵敏度和噪声水平决定。较高的灵敏度和较低的噪声水平可以提高传感器的分辨力，

使其能够检测到更小的输入增量。传感器的分辨力对于许多应用非常重要，特别是在需要

精确测量和控制的领域，如科学实验、工业自动化和医疗设备等。

2、【单选题】测量液面高度时所采用的电容式液位传感器属于

容栅式

变介质型

A:

变面积型

B:

变极距型

C:

答D:案：B

3、【单选题】金属电阻丝的应变灵敏系数K0和由该金属电阻丝制成的应变片的应变灵敏系

数K之间的关系为

K<0

K0

A:

K>K0

B:

K>>K0

C:

答D:案：B

4、【单选题】下列参数中，影响悬臂梁应变式力敏元件测力灵敏度最显著的为

梁的厚度

梁的宽度

A:

B:

梁的长度

梁的弹性模量

C:

答D:案：A

5、【单选题】可对高温腐蚀性介质进行稳定测量的金属热电阻是

铟电阻

镍电阻

A:

铜电阻

B:

铂电阻

C:

答D:案：D

解析：铂电阻是一种常用于高温环境下稳定测量的金属热电阻。铂电阻具有较高的稳定

性、精度和耐高温性能，因此在许多工业领域和实验室中被广泛应用。铂电阻的工作原理

是基于铂材料的电阻随温度的变化。随着温度的升高，铂电阻的电阻值也会相应增加。通

过测量铂电阻的电阻值变化，可以确定温度的变化。铂电阻的优点包括高精度、稳定性

好、线性范围广、响应速度快等。此外，铂电阻还具有较好的耐腐蚀性能，可以在一些高

温腐蚀性介质中稳定工作。因此，铂电阻是一种适用于高温腐蚀性介质稳定测量的金属热

电阻。它在许多工业和科学领域中被广泛应用于温度测量和控制。

6、【单选题】用于测量一氧化碳气体浓度的SnO₂半导瓷传感器，其电阻变化率随被测气体

浓度的增加而

线性减少

线性增加

A:

非线性减少

B:

非线性增加

C:

答D:案：C

7、【单选题】固体半导体摄像机所使用的摄像元件为电荷耦合器件，简称

CCD

MOS

A:

CMOS

B:

MEMS

C:

答D:案：A

解析：固态半导体摄像机常使用的摄像元件是电荷耦合器件（Charge-CoupledDevice，

简称CCD）。CCD是一种基于半导体材料的图像传感器，它能够将光信号转换为电荷信

号，并通过电荷耦合的方式将电荷逐行传输至读出电路进行信号放大和处理。CCD摄像元

件由一系列光敏元件（像素）组成，每个像素都能够感受到光的强度，并将其转换为电

荷。CCD摄像元件具有高灵敏度、低噪声、较宽的动态范围和较高的图像质量等优点，因

此在许多应用领域中得到广泛应用，包括数码相机、摄像机、显微镜、天文学观测等。然

而，随着技术的发展，CMOS（ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor）图像传感器

也逐渐崭露头角，成为另一种常见的摄像元件。CMOS图像传感器具有低功耗、集成度高、

成本低等优势，逐渐在一些应用中取代了CCD。

8、【单选题】“同步”解调过程中所乘信号的频率和相位(f,φ),与调制时载波信号的频率

和相位(f0,φ0)的关系是

f=f0,φ=φ0

f=f0,φ≠φ0

A:

f≠f0,φ=φ0

B:

f≠f0,φ≠φ0

C:

答D:案：A

9、【单选题】在信号时域分析中，信号方均值是指

信号均值的平方

信号方差的平方

A:

信号均值的平方与信号方差之差

B:

信号均值的平方与信号方差之和

C:

答D:案：D

解析：在信号时域分析中，信号方均值是指信号的均值的平方与信号的方差之和。具体计

算公式如下：信号方均值=(信号均值)^2+信号方差其中，信号均值是指信号的平均

值，计算公式为信号的所有样本值之和除以样本数。信号方差是指信号样本值与均值之差

的平方的平均值，计算公式为信号样本值与均值之差的平方的和除以样本数。信号方均值

可以用来描述信号的集中程度和波动程度。当信号的方均值较小时，表示信号的样本值较

为集中，波动较小；当信号的方均值较大时，表示信号的样本值较为分散，波动较大。

10、【单选题】下列传感器中，利用隔膜受压变形原理测量汽车通过数量的是

电感式传感器

应变式传感器

A:

橡皮管式传感器

B:

多普勒雷达式传感器

C:

答D:案：C

解析：橡皮管式传感器利用隔膜受压变形原理来测量汽车通过数量。该传感器通常由橡胶

管和压力传感器组成。工作原理如下：1.橡胶管：橡胶管被安装在汽车通行的道路上，

当汽车通过时，车轮会对橡胶管施加压力，导致橡胶管发生变形。2.压力传感器：压力传

感器安装在橡胶管内部，用于测量橡胶管受到的压力变化。当汽车通过时，橡胶管受到的

压力变化会导致压力传感器输出相应的电信号。3.信号处理：传感器输出的电信号经过信

号处理电路进行放大、滤波等处理，然后转换为数字信号。4.数据分析：通过对数字信号

进行分析，可以得到汽车通过的数量和其他相关信息。橡皮管式传感器具有安装简单、成

本低廉、可靠性高等优点，广泛应用于交通流量监测、停车场管理等领域。

11、【问答题】简述电涡流式传感器的特点。

答案：结构简单，易于进行非接触测量，灵敏度高;广泛用于位移、厚度、振动等参数的

测量。

12、【问答题】简要说明差动检测自感式位移传感器存在零点剩余电压的主要原因。

答案：制造中的各种因素，如绕组几何结构、所选材料和安装等;在调整时，对工作电流

的基频信号可调到平衡，但对高次谐波难以调到平衡。

13、【问答题】简要说明离子选择性电极的主要优点。

答案：(1)结构简单、体积小;(2)可直接测定特定离子的浓度、活度;(3)响应快;(4)

不需预处理;(5)所需试剂量少，并可做非破坏性的原位分析;(6)输出电信号不需经过

转换即可测量。

14、【问答题】简述导电橡胶柔性触觉传感器的基本工作原理。

答案：掺入导电填料的胶体可以看作是一个电阻:外力变化时，胶体中导电粒子的分布发

生变化，改变材料的电阻，使这种导电胶体表现出压力-电阻特性。

15、【问答题】物联网大致分为哪几层?简要说明其主要应用领域。

答案：感知层、网络层和应用层;主要应用领域:物流及安防监控、环境参数监测、设备

状态监测和制造业过程管理等。

16、【问答题】对同一被测量进行5次重复测量，得到的实际输出校正曲线如图所示。极

差系数如表所列:若YFS=5V，ΔRmax1=0.01V，ΔRmax2=0.008V，试利用极差法计算传感器

的重复性误差。

答案：δR=3ΔRmax/dmYFSx100%根据题意，ΔRmax=0.01V从表中可以看出，当测量次

数为5时，ddm=2.48δR=3ΔRmax/dmYFSx100%=3×0.01/2.48×5x100%≈0.242%

17、【问答题】某压电式加速度传感器的电荷灵敏度为kg=l5pC·m-1·s²,若电荷放大器的

反馈电容Cf=7500pF，当被测加速度为10sin15000tm/s²时，试求电荷放大器的稳态输出电压

幅值。

答案：稳态输出电压幅值为Um=Q/Cf=15x10/7500=0.02(V)=20mV

18、【问答题】如图所示为磁电式线振动速度传感器工作原理图。

(1)简述其工作原理;

(2)设线圈匝数为200,线圈所在磁场的磁感应强度为10mT，每匝线圈的平均长度为

120mm，线圈的运动速度为5m/s，求产生的感应电动势。

答案：(1)当线圈2作垂直于磁场方向相对运动时，线圈切割由永久磁铁1产生磁场的磁

力线，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中将产生感应电动势。当传感器结构及参数选定

后，所产生的感应电动势正比于被测速度。(2)感应电动势为E=NBlv=200x10x10-

3x120x10-3x5=1.2(V)

19、【问答题】谐振弦式压力传感器的工作原理如图所示。试回答:

(1)图中A、B、C三个部件的名称;

(2)该传感器的工作原理;

(3)该传感器的优点。

答案：(1)A-谐振弦;B-磁铁线圈组件;C-膜片(2)被测压力不同，加在膜片上的压力不

同，即加在谐振弦上的张紧力不同，谐振弦的等效刚度不同，因此谐振弦的固有频率不

同。通过测量谐振弦的固有频率，就可以测出被测压力的大小。(3)具有灵敏度高、测

量误差小、结构简单、体积小、功耗低和惯性小等优点。

20、【问答题】当考虑环境温度影响时，一测力传感器的输出特性

为:Uo=Uo0+αF+βT;Uo0(V)为传感器零位输出;F(N)、T(C)分别为被测力和环境温度。试:

(1)说明α和β的物理意义和单位;(2)写出解算被测量的关系式;(3)若β=0.0001V/℃，

环境温度范围为0~50°C时，则引起的温度漂移最大值为多少?

答案：(1)系数α和β分别代表传感器的测力灵敏度和温度干扰的灵敏度，其单位分别

为:V/N、V/°C;(2)F=1/α(Uo-Uo0-βT)(3)依题意，温度漂移最大值为:

ΔUo,max(ΔT)=β(Tmax-T0)=0.0001x(50-0)=0.005(V)=5mV

21、【填空题】传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用（）的器件或

装置。

答案：输出信号

22、【填空题】磁栅式位移传感器的磁头分动态、静态两种。其中动态磁头又称（）磁头。

答案：速度

23、【填空题】直流测速发电机在空载时，其输出电压和电枢（）相等。

答案：感应电动势

24、【填空题】通常采用的弹性式压力敏感元件有（）、波登管和波纹管三类。

答案：膜片

25、【填空题】利用石英压电谐振器的（）特性可实现石英温度传感器。

答案：热敏(或温度-频率)

26、【填空题】红外式水分传感器是