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传感器与检测技术a试卷及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.传感器是将（）转换成电信号的装置。

A.非电学量

B.电学量

C.力学量

D.光学量

答案：A

2.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.精度

答案：C

3.热电偶是利用（）效应制成的温度传感器。

A.光电效应

B.热电效应

C.霍尔效应

D.压电效应

答案：B

4.光电传感器中，光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而（）。

A.增加

B.减少

C.不变

D.先增加后减少

答案：B

5.霍尔传感器是基于（）效应制成的。

A.光电效应

B.热电效应

C.霍尔效应

D.压电效应

答案：C

6.光纤传感器中，光纤是利用（）传输光信号的。

A.光纤的折射

B.光纤的反射

C.光纤的全反射

D.光纤的散射

答案：C

7.电容式传感器的灵敏度与（）成正比。

A.初始电容

B.电介质的介电常数

C.初始电容的倒数

D.电介质的厚度

答案：B

8.压电式传感器的输出信号是（）。

A.电压

B.电流

C.电荷

D.电阻

答案：C

9.磁电式传感器是基于（）效应制成的。

A.磁阻效应

B.磁电效应

C.磁光效应

D.磁致伸缩效应

答案：B

10.电化学传感器中，离子选择性电极的工作原理是基于（）。

A.离子的氧化还原反应

B.离子的吸附作用

C.离子的扩散作用

D.离子的电迁移作用

答案：A

二、填空题（每题2分，共20分）

1.传感器的动态特性包括________、________和________。

答案：响应时间、频率响应、阻尼比

2.热电偶的两种不同金属丝称为________和________。

答案：正极、负极

3.光电传感器中，光敏二极管在光照下会产生________效应。

答案：光电

4.霍尔传感器的输出电压与________和________成正比。

答案：磁场强度、电流

5.光纤传感器中，光纤的全反射条件是光在光纤中的传播角大于________。

答案：临界角

6.电容式传感器的输出电压与________和________成正比。

答案：电荷量、电场强度

7.压电式传感器的输出电荷量与________成正比。

答案：作用力

8.磁电式传感器的输出电压与________和________成正比。

答案：磁场强度、线圈匝数

9.电化学传感器中，离子选择性电极的选择性基于________。

答案：离子的电化学性质

10.电化学传感器中，电位型传感器的输出信号是________。

答案：电位

三、简答题（每题10分，共30分）

1.简述传感器的静态特性和动态特性的区别。

答案：传感器的静态特性是指传感器在没有外界动态干扰的情况下，其输出与输入之间的关系。静态特性包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性等。动态特性是指传感器在有外界动态干扰的情况下，其输出与输入之间的关系。动态特性包括响应时间、频率响应、阻尼比等。

2.简述光电传感器的工作原理。

答案：光电传感器的工作原理是基于光电效应。当光照射到光电传感器的敏感元件上时，敏感元件会产生光生电流或光生电压。这种光生电流或光生电压与光照强度成正比，因此可以通过测量光生电流或光生电压来检测光照强度。

3.简述光纤传感器的工作原理。

答案：光纤传感器的工作原理是基于光的全反射。光纤传感器由光源、光纤、敏感元件和光电探测器组成。光源发出的光通过光纤传输到敏感元件，敏感元件将光信号转换为电信号。当敏感元件受到外界物理量的影响时，光信号会发生改变，这种改变可以通过光电探测器检测出来，从而实现对外界物理量的测量。

四、计算题（每题10分，共30分）

1.某电容式传感器的初始电容为100pF，电介质的介电常数为3，当外界压力增加时，电介质的厚度减小到原来的一半，求此时的灵敏度。

答案：初始电容C0=100pF，电介质的介电常数εr=3，电介质的厚度减小到原来的一半，即d变为d/2。根据电容式传感器的灵敏度公式：S=εr/(2C0d)，代入数据可得：S=3/(2×100×10^-12×d/2)=3/(100×10^-12×d)。因此，灵敏度与电介质的厚度d成反比。

2.某压电式传感器的输出电荷量为10μC，作用力为100N，求此时的灵敏度。

答案：输出电荷量Q=10μC，作用力F=100N。根据压电式传感器的灵敏度公式：S=Q/F，代入数据可得：S=10×10^-6/100=10^-7C/N。因此，灵敏度为10^-7C/N。

3.某磁电式传感器的输出电压为5V，磁场强度为0.1T，线圈匝数为100，求此时的灵敏度。

答案：输出电压U=5V，磁场