传感器期中试题及答案

传感器期中试题及答案姓名：____________________

一、选择题（每题2分，共20分）

1.下列哪个传感器不属于物理量传感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.光电传感器

D.电流传感器

2.下列哪个传感器属于模拟量传感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.数字温度计

D.涡轮流量计

3.下列哪个传感器属于非接触式传感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.电流传感器

D.红外传感器

4.下列哪个传感器属于电容式传感器？

A.位移传感器

B.压力传感器

C.角度传感器

D.速度传感器

5.下列哪个传感器属于光纤传感器？

A.光电传感器

B.红外传感器

C.光纤传感器

D.涡轮流量计

6.下列哪个传感器属于声波传感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.声波传感器

D.红外传感器

7.下列哪个传感器属于磁电式传感器？

A.位移传感器

B.压力传感器

C.角度传感器

D.速度传感器

8.下列哪个传感器属于超声波传感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.角度传感器

D.超声波传感器

9.下列哪个传感器属于光纤传感器？

A.光电传感器

B.红外传感器

C.光纤传感器

D.涡轮流量计

10.下列哪个传感器属于热电偶传感器？

A.温度传感器

B.压力传感器

C.角度传感器

D.速度传感器

二、填空题（每空2分，共10分）

1.传感器是一种能将______转换成电信号的装置。

2.模拟量传感器输出的是______信号。

3.数字量传感器输出的是______信号。

4.非接触式传感器可以测量______和______。

5.电容式传感器主要应用于______和______的测量。

三、简答题（每题5分，共15分）

1.简述传感器的分类及其特点。

2.简述模拟量传感器和数字量传感器的区别。

3.简述非接触式传感器的应用范围。

四、计算题（每题10分，共20分）

1.已知一个热电偶的电动势E为1.5mV/K，当温度为300K时，测得电动势E为3.5mV，求该热电偶的冷端温度。

2.一个电阻式温度传感器，其电阻随温度变化的特性为R=100Ω+0.5Ω/°C，当温度为25°C时，传感器的电阻为多少欧姆？

五、论述题（每题15分，共30分）

1.论述光电传感器的原理、分类及在实际应用中的重要性。

2.论述传感器在工业自动化领域的应用及其对提高生产效率和产品质量的意义。

六、设计题（每题20分，共40分）

1.设计一个简单的温度控制系统，包括传感器、信号调理电路、控制单元和执行器，并简要说明各部分的功能。

2.设计一个基于超声波传感器的测距系统，包括传感器、信号处理电路和显示单元，并简要说明系统的工作原理和设计要点。

试卷答案如下：

一、选择题（每题2分，共20分）

1.D

解析思路：电流传感器属于物理量传感器，它将电流的物理量转换为电信号。

2.A

解析思路：模拟量传感器输出的是连续变化的模拟信号，温度传感器输出的是随温度变化的电压信号。

3.D

解析思路：非接触式传感器通过非接触方式检测被测物体，红外传感器通过检测红外辐射来实现非接触式测量。

4.A

解析思路：电容式传感器通过测量电容的变化来感知物体的位移或压力。

5.C

解析思路：光纤传感器利用光纤的传输特性来感知外部环境的变化。

6.C

解析思路：声波传感器通过发射和接收声波来检测物体的距离或位置。

7.A

解析思路：磁电式传感器利用磁电效应将磁场的物理量转换为电信号。

8.D

解析思路：超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离或检测物体。

9.C

解析思路：光纤传感器利用光纤的传输特性来感知外部环境的变化。

10.A

解析思路：热电偶传感器利用热电效应将温度的物理量转换为电信号。

二、填空题（每空2分，共10分）

1.物理量

2.模拟

3.数字

4.位移，压力

5.位移，压力

三、简答题（每题5分，共15分）

1.传感器按工作原理分为物理量传感器、化学传感器、生物传感器等。物理量传感器包括温度传感器、压力传感器、位移传感器等，它们将物理量转换为电信号。化学传感器将化学物质的物理量转换为电信号，生物传感器将生物体的物理量转换为电信号。

2.模拟量传感器输出的是连续变化的模拟信号，数字量传感器输出的是离散的数字信号。模拟量传感器适用于连续变化的物理量的测量，数字量传感器适用于离散的物理量的测量。

3.非接触式传感器可以测量位移和压力。非接触式传感器避免了与被测物体直接接触，适用于高温、高压、腐蚀性环境以及需要频繁更换测量的场合。

四、计算题（每题10分，共20分）

1.解：根据热电偶的电动势公式E=α(T-T0)，其中E为电动势，α为热电偶的热电系数，T为温度，T0为冷端温度。将已知值代入得3.5mV=α(300K-T0)，解得T0=297.5K。

2.解：根据电阻随温度变化的特性R=100Ω+0.5Ω/°C，当温度为25°C时，R=100Ω+0.5Ω/°C×25°C=125Ω。

五、论述题（每题15分，共30分）

1.解：光电传感器利用光电效应将光信号转换为电信号。其原理是当光照射到光电元件上时，会产生光电子，从而产生电流。光电传感器分为光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。光电传感器在工业自动化、医疗、通信等领域有广泛的应用，如光电开关、光电传感器、光电编码器等。

2.解：传感器在工业自动化领域的应用包括过程控制、质量检测、故障诊断等。传感器可以实时监测生产过程中的参数，如温度、压力、流量等，通过控制单元进行控制，提高生产效率和产品质量。

六、设计题（每题20分，共40分）

1.解：温度控制系统包括传感器、信号调理电路、控制单元和执行器。传感器用于检测温度，信号调理电路用于将传感器输出的信号转换为控制单元