2025年近代測試技術(shù)試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）

1.下列哪項(xiàng)不是測試系統(tǒng)的基本組成部分？

A.傳感器

B.信號調(diào)理器

C.數(shù)據(jù)采集卡

D.執(zhí)行器

2.在測試技術(shù)中，靈敏度是指：

A.測量值與真實(shí)值的接近程度

B.輸出變化量與輸入變化量的比值

C.測量系統(tǒng)對干擾信號的抑制能力

D.測量系統(tǒng)的響應(yīng)速度

3.下列傳感器中，基于壓電效應(yīng)工作的是：

A.熱電偶

B.應(yīng)變片

C.壓電加速度計(jì)

D.光電二極管

4.信號調(diào)理的主要目的是：

A.增加信號的幅值

B.濾除噪聲和干擾

C.將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號

D.提高信號的頻率

5.下列哪種信號不屬于確定性信號？

A.正弦信號

B.方波信號

C.隨機(jī)噪聲

D.三角波信號

6.在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采樣定理要求采樣頻率至少是信號最高頻率的：

A.1倍

B.2倍

C.4倍

D.8倍

7.測量誤差按性質(zhì)可分為：

A.系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差

B.絕對誤差和相對誤差

C.工具誤差和方法誤差

D.粗大誤差和基本誤差

8.下列測試方法中，屬于無損檢測的是：

A.拉伸試驗(yàn)

B.硬度測試

C.超聲波探傷

D.金相分析

9.虛擬儀器的核心是：

A.硬件設(shè)備

B.計(jì)算機(jī)軟件

C.顯示屏幕

D.操作面板

10.自動測試系統(tǒng)的基本特征不包括：

A.自動化程度高

B.測試速度快

C.人工干預(yù)多

D.測試精度高

二、填空題（每題2分，共12分）

1.測試系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理器、________和顯示記錄裝置等基本部分組成。

2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)包括線性度、靈敏度、遲滯和________等。

3.信號調(diào)理電路主要包括放大、濾波、________和隔離等功能。

4.在測試技術(shù)中，A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將________信號轉(zhuǎn)換為________信號。

5.測量不確定度是與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，表征被測量值的________。

6.智能傳感器集成了傳感器、微處理器和________，具有自診斷、自校準(zhǔn)等功能。

三、判斷題（每題2分，共12分）

1.測試系統(tǒng)的動態(tài)特性可以用傳遞函數(shù)來描述。（）

2.熱電偶傳感器的工作原理是基于熱電效應(yīng)。（）

3.采樣頻率越高，信號恢復(fù)的保真度一定越好。（）

4.系統(tǒng)誤差可以通過多次測量求平均值的方法來消除。（）

5.虛擬儀器是純軟件的測試系統(tǒng)，不需要任何硬件支持。（）

6.無損檢測技術(shù)可以在不損傷被測物體的情況下進(jìn)行檢測。（）

四、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共4分）

1.下列屬于測試系統(tǒng)靜態(tài)特性指標(biāo)的有：

A.線性度

B.靈敏度

C.頻率響應(yīng)

D.重復(fù)性

E.相位特性

2.現(xiàn)代測試技術(shù)中常用的信號調(diào)理技術(shù)包括：

A.放大

B.調(diào)制

C.濾波

D.隔離

E.數(shù)字化

五、簡答題（每題5分，共10分）

1.簡述測試系統(tǒng)的基本組成及其各部分的功能。

2.什么是虛擬儀器技術(shù)？它與傳統(tǒng)儀器相比有哪些優(yōu)勢？

參考答案及解析

一、單項(xiàng)選擇題

1.答案：D

解析：測試系統(tǒng)的基本組成部分包括傳感器、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和顯示記錄裝置等。執(zhí)行器不屬于測試系統(tǒng)的組成部分，它是控制系統(tǒng)中的元件，用于執(zhí)行控制指令。

2.答案：B

解析：靈敏度是測試系統(tǒng)的重要靜態(tài)特性指標(biāo)，定義為輸出變化量與輸入變化量的比值，表示測試系統(tǒng)對輸入信號變化的敏感程度。

3.答案：C

解析：壓電加速度計(jì)基于壓電效應(yīng)工作，當(dāng)加速度計(jì)感受到加速度時(shí)，質(zhì)量塊對壓電元件施加作用力，壓電元件產(chǎn)生與力成正比的電荷輸出。熱電偶基于熱電效應(yīng)，應(yīng)變片基于應(yīng)變效應(yīng)，光電二極管基于光電效應(yīng)。

4.答案：B

解析：信號調(diào)理的主要目的是對傳感器輸出的微弱信號進(jìn)行處理，包括放大、濾波、調(diào)制、隔離等，以提高信號質(zhì)量，抑制噪聲和干擾，為后續(xù)處理提供合適的信號。

5.答案：C

解析：確定性信號可以用明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式描述，如正弦信號、方波信號、三角波信號等。隨機(jī)噪聲不能用確定的數(shù)學(xué)表達(dá)式描述，具有隨機(jī)性，屬于隨機(jī)信號。

6.答案：B

解析：采樣定理（奈奎斯特定理）指出，為了避免混疊現(xiàn)象，采樣頻率至少應(yīng)等于信號最高頻率的2倍，即fs≥2fmax。

7.答案：A

解析：測量誤差按性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差具有規(guī)律性，可以通過修正方法減??；隨機(jī)誤差無規(guī)律性，可以通過多次測量求平均值的方法減小。絕對誤差和相對誤差是誤差表示方法，工具誤差和方法誤差是誤差來源，粗大誤差和基本誤差是誤差分類的其他方式。

8.答案：C

解析：無損檢測是在不損傷被測物體的情況下進(jìn)行的檢測方法，超聲波探傷屬于無損檢測。拉伸試驗(yàn)、硬度測試和金相分析都會對被測物體造成損傷，屬于有損檢測。

9.答案：B

解析：虛擬儀器的核心是計(jì)算機(jī)軟件，通過軟件定義儀器的功能，硬件模塊（如數(shù)據(jù)采集卡）作為信號輸入輸出的接口。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的靈活性更高，功能可由軟件定義。

10.答案：C

解析：自動測試系統(tǒng)的基本特征包括自動化程度高、測試速度快、測試精度高等，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是減少人工干預(yù)，提高測試效率和可靠性。人工干預(yù)多不是自動測試系統(tǒng)的特征，而是手動測試系統(tǒng)的特征。

二、填空題

1.答案：數(shù)據(jù)采集卡

解析：測試系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和顯示記錄裝置等基本部分組成。傳感器將被測量轉(zhuǎn)換為電信號，信號調(diào)理器對信號進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)采集卡將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，顯示記錄裝置顯示和存儲測試結(jié)果。

2.答案：重復(fù)性

解析：傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)包括線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。線性度表示輸入輸出關(guān)系的線性程度，靈敏度表示輸出變化與輸入變化的比值，遲滯表示正反行程輸出的差異，重復(fù)性表示在相同條件下多次測量的重復(fù)程度。

3.答案：調(diào)制

解析：信號調(diào)理電路主要包括放大、濾波、調(diào)制和隔離等功能。放大提高信號幅值，濾波去除噪聲，調(diào)制將低頻信號調(diào)制到高頻載波上以便傳輸，隔離消除共模干擾和地環(huán)路影響。

4.答案：模擬，數(shù)字

解析：在測試技術(shù)中，A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為后續(xù)的數(shù)字信號處理和計(jì)算機(jī)分析提供基礎(chǔ)。

5.答案：分散性

解析：測量不確定度是與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，表征被測量值的分散性，即測量結(jié)果的可信程度。它反映了測量系統(tǒng)中各種誤差因素的綜合影響。

6.答案：通信接口

解析：智能傳感器集成了傳感器、微處理器和通信接口，具有自診斷、自校準(zhǔn)等功能。微處理器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和智能決策，通信接口實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

三、判斷題

1.答案：√

解析：測試系統(tǒng)的動態(tài)特性可以用傳遞函數(shù)來描述，傳遞函數(shù)是系統(tǒng)輸出與輸入在復(fù)頻域中的比值，反映了系統(tǒng)對不同頻率信號的響應(yīng)特性。

2.答案：√

解析：熱電偶傳感器的工作原理是基于熱電效應(yīng)，即兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路中會產(chǎn)生電動勢，該電動勢與接點(diǎn)溫度差有關(guān)。

3.答案：×

解析：根據(jù)采樣定理，采樣頻率至少是信號最高頻率的2倍，但過高的采樣頻率會增加數(shù)據(jù)量和處理負(fù)擔(dān)，同時(shí)可能引入更多噪聲。采樣頻率應(yīng)選擇適當(dāng)，滿足采樣定理要求即可，并非越高越好。

4.答案：×

解析：系統(tǒng)誤差具有規(guī)律性，可以通過修正方法減小，如校準(zhǔn)、補(bǔ)償?shù)?。多次測量求平均值的方法只能減小隨機(jī)誤差，不能消除系統(tǒng)誤差。

5.答案：×

解析：虛擬儀器是軟硬件結(jié)合的測試系統(tǒng)，雖然核心是軟件，但仍需要硬件（如數(shù)據(jù)采集卡、傳感器等）來完成信號的采集和調(diào)理，純軟件無法完成實(shí)際的測試任務(wù)。

6.答案：√

解析：無損檢測技術(shù)可以在不損傷被測物體的情況下進(jìn)行檢測，如超聲波檢測、射線檢測、磁粉檢測等，廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等領(lǐng)域。

四、多項(xiàng)選擇題

1.答案：ABD

解析：測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)包括線性度、靈敏度和重復(fù)性等。頻率響應(yīng)和相位特性屬于動態(tài)特性指標(biāo)，反映系統(tǒng)對動態(tài)信號的響應(yīng)特性。

2.答案：ABCDE

解析：現(xiàn)代測試技術(shù)中常用的信號調(diào)理技術(shù)包括放大、調(diào)制、濾波、隔離和數(shù)字化等。放大提高信號幅值，調(diào)制將信號調(diào)制到適合傳輸?shù)念l率，濾波去除噪聲，隔離消除干擾，數(shù)字化將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便處理。

五、簡答題

1.答案：

測試系統(tǒng)的基本組成及其功能如下：

(1)傳感器：將被測物理量（如溫度、壓力、位移等）轉(zhuǎn)換為易于處理的電信號，是測試系統(tǒng)的感知器官。

(2)信號調(diào)理器：對傳感器輸出的微弱信號進(jìn)行處理，包括放大、濾波、調(diào)制、隔離等，以提高信號質(zhì)量，抑制噪聲和干擾。

(3)數(shù)據(jù)采集卡：將調(diào)理后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實(shí)現(xiàn)信號的數(shù)字化，為后續(xù)的數(shù)字信號處理提供基礎(chǔ)。

(4)顯示記錄裝置：以適當(dāng)?shù)男问剑ㄈ鐢?shù)字、圖形、表格等）顯示和存儲測試結(jié)果，便于分析和使用。

(5)數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)：對采集的數(shù)字信號進(jìn)行處理和分析，提取有用信息，實(shí)現(xiàn)測試目的。

2.答案：

虛擬儀器技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)的測試技術(shù)，通過軟件定義儀器功能，硬件模塊作為信號輸入輸出的接口，構(gòu)建靈活、高效的測試系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下優(yōu)勢：

(1)靈活性高：儀器功能可通過軟件重新定