(2025年)儀器儀表理論知識(shí)模擬試題含答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種傳感器可用于測(cè)量溫度？A.應(yīng)變片傳感器B.熱電偶傳感器C.電容式傳感器D.壓電式傳感器答案：B。熱電偶是基于熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)量溫度的，而應(yīng)變片傳感器主要用于測(cè)量應(yīng)變，電容式傳感器可用于測(cè)量位移、壓力等，壓電式傳感器常用于測(cè)量力、加速度等。2.測(cè)量范圍為0-100℃的溫度計(jì)，其測(cè)量值為80℃，絕對(duì)誤差為±1℃，則相對(duì)誤差為（）。A.±1%B.±1.25%C.±0.8%D.±0.1%答案：B。相對(duì)誤差=（絕對(duì)誤差/測(cè)量值）×100%=（±1/80）×100%=±1.25%。3.屬于數(shù)字式測(cè)量?jī)x表的是（）。A.動(dòng)圈式儀表B.數(shù)字萬(wàn)用表C.指針式電壓表D.磁電式儀表答案：B。數(shù)字萬(wàn)用表以數(shù)字形式顯示測(cè)量結(jié)果，屬于數(shù)字式測(cè)量?jī)x表。動(dòng)圈式儀表、指針式電壓表和磁電式儀表通常以指針指示測(cè)量值，屬于模擬式儀表。4.在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將被控變量的實(shí)際值與給定值進(jìn)行比較，得出偏差的環(huán)節(jié)是（）。A.控制器B.執(zhí)行器C.測(cè)量變送環(huán)節(jié)D.比較環(huán)節(jié)答案：D。比較環(huán)節(jié)的作用就是將被控變量的實(shí)際值（由測(cè)量變送環(huán)節(jié)得到）與給定值進(jìn)行比較，得出偏差。5.下列哪一項(xiàng)不是傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)（）。A.靈敏度B.線(xiàn)性度C.響應(yīng)時(shí)間D.遲滯答案：C。響應(yīng)時(shí)間是傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)，而靈敏度、線(xiàn)性度和遲滯是靜態(tài)特性指標(biāo)。6.若要測(cè)量某管道內(nèi)流體的流量，可選用（）。A.壓力傳感器B.流量傳感器C.溫度傳感器D.液位傳感器答案：B。流量傳感器專(zhuān)門(mén)用于測(cè)量流體的流量，壓力傳感器用于測(cè)量壓力，溫度傳感器用于測(cè)量溫度，液位傳感器用于測(cè)量液位。7.一個(gè)10位的A/D轉(zhuǎn)換器，其分辨率為（）。A.1/1023B.1/1024C.1/255D.1/256答案：A。10位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率為1/（2^10-1）=1/1023。8.以下哪種放大器常用于對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大（）。A.功率放大器B.電壓放大器C.運(yùn)算放大器D.射頻放大器答案：C。運(yùn)算放大器具有高增益、高輸入阻抗等特點(diǎn)，常用于對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大。功率放大器主要用于放大功率，電壓放大器主要用于放大電壓，射頻放大器用于射頻信號(hào)的放大。9.在測(cè)量系統(tǒng)中，為了減小噪聲干擾，可采用（）。A.增加測(cè)量次數(shù)B.采用屏蔽線(xiàn)C.提高電源電壓D.增大傳感器的量程答案：B。采用屏蔽線(xiàn)可以有效屏蔽外界的電磁干擾，減小噪聲對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的影響。增加測(cè)量次數(shù)主要是為了減小隨機(jī)誤差，提高電源電壓和增大傳感器量程與減小噪聲干擾無(wú)關(guān)。10.熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件是（）。A.兩熱電極材料相同，兩接點(diǎn)溫度相同B.兩熱電極材料相同，兩接點(diǎn)溫度不同C.兩熱電極材料不同，兩接點(diǎn)溫度相同D.兩熱電極材料不同，兩接點(diǎn)溫度不同答案：D。熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)需要兩個(gè)條件：一是兩熱電極材料不同，二是兩接點(diǎn)溫度不同。11.某壓力傳感器的量程為0-10MPa，精度等級(jí)為0.5級(jí)，則其最大允許誤差為（）。A.±0.05MPaB.±0.5MPaC.±5MPaD.±0.005MPa答案：A。最大允許誤差=量程×精度等級(jí)/100=10×0.5/100=±0.05MPa。12.智能儀表與傳統(tǒng)儀表的主要區(qū)別在于（）。A.具有顯示功能B.具有測(cè)量功能C.具有數(shù)據(jù)處理能力D.具有電源答案：C。智能儀表除了具備傳統(tǒng)儀表的測(cè)量和顯示等功能外，還具有數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算等處理。13.對(duì)于一階系統(tǒng)，其時(shí)間常數(shù)τ越小，則（）。A.響應(yīng)速度越慢B.響應(yīng)速度越快C.穩(wěn)態(tài)誤差越大D.穩(wěn)態(tài)誤差越小答案：B。一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)τ越小，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快。14.以下哪種方法可用于消除系統(tǒng)誤差（）。A.多次測(cè)量取平均值B.交換法C.增加測(cè)量次數(shù)D.減小測(cè)量環(huán)境的溫度變化答案：B。交換法可以通過(guò)交換某些測(cè)量條件來(lái)消除系統(tǒng)誤差，多次測(cè)量取平均值和增加測(cè)量次數(shù)主要是為了減小隨機(jī)誤差，減小測(cè)量環(huán)境的溫度變化可以減小因溫度變化引起的誤差，但不一定能消除系統(tǒng)誤差。15.若要對(duì)高速變化的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)選用（）。A.靜態(tài)特性好的傳感器B.動(dòng)態(tài)特性好的傳感器C.靈敏度高的傳感器D.線(xiàn)性度好的傳感器答案：B。對(duì)于高速變化的信號(hào)，需要傳感器具有良好的動(dòng)態(tài)特性，能夠快速準(zhǔn)確地響應(yīng)信號(hào)的變化。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.傳感器的組成部分通常包括（）。A.敏感元件B.轉(zhuǎn)換元件C.測(cè)量電路D.顯示裝置答案：ABC。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測(cè)量電路組成，顯示裝置不屬于傳感器的組成部分。2.以下屬于自動(dòng)控制系統(tǒng)基本組成環(huán)節(jié)的有（）。A.給定環(huán)節(jié)B.比較環(huán)節(jié)C.控制器D.執(zhí)行器答案：ABCD。自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成環(huán)節(jié)包括給定環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象。3.測(cè)量誤差按其性質(zhì)可分為（）。A.系統(tǒng)誤差B.隨機(jī)誤差C.粗大誤差D.動(dòng)態(tài)誤差答案：ABC。測(cè)量誤差按其性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差，動(dòng)態(tài)誤差是按誤差產(chǎn)生的原因分類(lèi)的。4.運(yùn)算放大器的特點(diǎn)有（）。A.高增益B.高輸入阻抗C.低輸出阻抗D.低噪聲答案：ABCD。運(yùn)算放大器具有高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗和低噪聲等特點(diǎn)。5.以下哪些因素會(huì)影響傳感器的測(cè)量精度（）。A.環(huán)境溫度B.濕度C.電磁干擾D.傳感器的安裝方式答案：ABCD。環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾和傳感器的安裝方式等因素都會(huì)影響傳感器的測(cè)量精度。三、判斷題（每題2分，共20分）1.傳感器的靈敏度越高越好。（）答案：錯(cuò)誤。傳感器的靈敏度并非越高越好，靈敏度過(guò)高可能會(huì)導(dǎo)致傳感器對(duì)噪聲等干擾信號(hào)也過(guò)于敏感，從而影響測(cè)量精度。2.測(cè)量結(jié)果的精度高，則其準(zhǔn)確度一定高。（）答案：錯(cuò)誤。精度高表示測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性好，但準(zhǔn)確度還與系統(tǒng)誤差有關(guān)，精度高不一定準(zhǔn)確度高。3.數(shù)字式儀表的分辨率越高，其測(cè)量精度越高。（）答案：錯(cuò)誤。分辨率只是數(shù)字式儀表的一個(gè)指標(biāo)，測(cè)量精度還受到其他因素的影響，如零點(diǎn)誤差、增益誤差等。4.熱電偶的熱電勢(shì)與熱電極的長(zhǎng)度和直徑有關(guān)。（）答案：錯(cuò)誤。熱電偶的熱電勢(shì)只與熱電極的材料和兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，與熱電極的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān)。5.自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到干擾作用后，能夠恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)的能力。（）答案：正確。這是自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本定義。6.系統(tǒng)誤差具有隨機(jī)性，不可預(yù)測(cè)。（）答案：錯(cuò)誤。系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，是可以通過(guò)一定的方法進(jìn)行分析和消除的。7.增加放大器的增益可以提高測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度。（）答案：正確。放大器增益增加，輸出信號(hào)會(huì)相應(yīng)增大，從而提高測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度。8.智能儀表可以自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償。（）答案：正確。智能儀表具有數(shù)據(jù)處理能力，可以根據(jù)內(nèi)置的算法自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償。9.壓力傳感器只能測(cè)量氣體壓力。（）答案：錯(cuò)誤。壓力傳感器可以測(cè)量氣體壓力，也可以測(cè)量液體壓力等。10.測(cè)量系統(tǒng)的帶寬越寬，其能夠測(cè)量的信號(hào)頻率范圍越廣。（）答案：正確。測(cè)量系統(tǒng)的帶寬決定了其能夠測(cè)量的信號(hào)頻率范圍，帶寬越寬，可測(cè)量的頻率范圍越廣。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性的區(qū)別。答：傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性是從不同方面來(lái)描述傳感器性能的。靜態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟诒粶y(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出-輸入關(guān)系。主要的靜態(tài)特性指標(biāo)包括靈敏度、線(xiàn)性度、遲滯、重復(fù)性等。靈敏度表示傳感器對(duì)被測(cè)量變化的敏感程度；線(xiàn)性度反映了傳感器輸出與輸入之間的線(xiàn)性關(guān)系程度；遲滯描述了傳感器在正反行程中輸出-輸入曲線(xiàn)不重合的現(xiàn)象；重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谙嗤瑮l件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，輸出特性的一致程度。靜態(tài)特性主要關(guān)注傳感器在穩(wěn)定測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確性和可靠性。動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間快速變化時(shí)，傳感器的輸出往往不能及時(shí)準(zhǔn)確地跟隨輸入的變化，動(dòng)態(tài)特性就是研究傳感器在這種情況下的響應(yīng)情況。主要的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)有時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量等。時(shí)間常數(shù)反映了一階系統(tǒng)的響應(yīng)速度；上升時(shí)間表示傳感器輸出從初始值上升到最終值的一定比例所需的時(shí)間；響應(yīng)時(shí)間是傳感器從輸入信號(hào)開(kāi)始到輸出達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間；超調(diào)量是指輸出超過(guò)最終穩(wěn)定值的最大偏離量。動(dòng)態(tài)特性主要關(guān)注傳感器對(duì)快速變化信號(hào)的跟蹤能力和響應(yīng)速度。2.說(shuō)明自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成和各環(huán)節(jié)的作用。答：自動(dòng)控制系統(tǒng)一般由給定環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等基本環(huán)節(jié)組成。給定環(huán)節(jié)：其作用是給出與期望的被控變量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，也就是設(shè)定系統(tǒng)的目標(biāo)值。例如在溫度控制系統(tǒng)中，給定環(huán)節(jié)可以設(shè)定期望的溫度值。比較環(huán)節(jié)：它將被控變量的實(shí)際值（由測(cè)量變送環(huán)節(jié)得到）與給定值進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)。偏差信號(hào)反映了被控變量與期望目標(biāo)之間的差異，是控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的依據(jù)?？刂破鳎焊鶕?jù)比較環(huán)節(jié)得到的偏差信號(hào)，按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生控制信號(hào)。常見(jiàn)的控制規(guī)律有比例控制、積分控制、微分控制等?？刂破鞯淖饔檬歉鶕?jù)偏差來(lái)調(diào)整控制策略，使被控變量盡可能接近給定值。執(zhí)行器：接收控制器輸出的控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為具體的操作動(dòng)作，直接作用于被控對(duì)象，以改變被控變量。例如在電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器可以是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它根據(jù)控制器的信號(hào)改變電機(jī)的供電電壓或電流，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。被控對(duì)象：是被控制的物理對(duì)象，其輸出即為被控變量。例如在液位控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象就是儲(chǔ)存液體的容器，液位就是被控變量。五、計(jì)算題（15分）有一個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)，其壓力傳感器的量程為0-20MPa，輸出信號(hào)為4-20mA。當(dāng)測(cè)量某一壓力時(shí)，傳感器輸出電流為12mA，求此時(shí)所測(cè)壓力值。解：首先，我們可以根據(jù)傳感器的量程和輸出信號(hào)范圍建立線(xiàn)性關(guān)系。設(shè)壓力為P（MPa），輸出電流為I（mA）。已知當(dāng)P=0MPa時(shí)，I=4mA；當(dāng)