2025年大學(xué)本科四年級(jí)（測(cè)控技術(shù)與儀器）智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)測(cè)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）請(qǐng)將答案填寫(xiě)在每題后面的括號(hào)內(nèi)。每題3分，共10題。1.智能測(cè)控系統(tǒng)中，以下哪種傳感器常用于測(cè)量溫度且精度較高（）A.應(yīng)變片傳感器B.熱電偶傳感器C.超聲波傳感器D.霍爾傳感器2.智能測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊主要功能不包括（）A.信號(hào)調(diào)理B.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)C.數(shù)據(jù)傳輸D.控制算法執(zhí)行3.以下關(guān)于智能測(cè)控系統(tǒng)的通信接口，速度最快的是（）A.RS232B.USBC.EthernetD.CAN4.智能測(cè)控系統(tǒng)的核心控制器通常不采用（）A.單片機(jī)B.FPGAC.PLCD.硬盤(pán)5.在智能測(cè)控系統(tǒng)中，PID控制算法屬于（）A.開(kāi)環(huán)控制B.閉環(huán)控制C.自適應(yīng)控制D.智能控制6.智能測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，以下不屬于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)特點(diǎn)的是（）A.多任務(wù)處理B.可靠性高C.響應(yīng)速度快D.資源利用率低7.用于智能測(cè)控系統(tǒng)的傳感器，其線性度越好意味著（）A.測(cè)量范圍越大B.測(cè)量精度越高C.抗干擾能力越強(qiáng)D.響應(yīng)速度越快8.智能測(cè)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)融合技術(shù)的主要目的是（）A.增加數(shù)據(jù)量B.提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性C.降低通信帶寬D.簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9.以下哪種編程語(yǔ)言不常用于智能測(cè)控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)（）A.C語(yǔ)言B.PythonC.JavaD.VHDL10.智能測(cè)控系統(tǒng)的電源模塊設(shè)計(jì)中，為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性常采用（）A.線性電源B.開(kāi)關(guān)電源C.電池供電D.太陽(yáng)能供電第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡(jiǎn)述智能測(cè)控系統(tǒng)的基本組成部分及其功能。12.（15分）說(shuō)明智能測(cè)控系統(tǒng)中傳感器信號(hào)調(diào)理電路的作用及常見(jiàn)的調(diào)理方法。13.（15分）闡述PID控制算法在智能測(cè)控系統(tǒng)中的原理及參數(shù)整定方法。14.（15分）材料：在一個(gè)智能溫度測(cè)控系統(tǒng)中，采用熱電偶傳感器測(cè)量溫度，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路后送入數(shù)據(jù)采集模塊，由單片機(jī)進(jìn)行處理。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)測(cè)量溫度與實(shí)際溫度偏差較大。請(qǐng)分析可能的原因并提出解決措施。15.（15分）材料：設(shè)計(jì)一個(gè)智能液位測(cè)控系統(tǒng)，要求能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)液位高度，并在液位超出設(shè)定上限或低于設(shè)定下限時(shí)進(jìn)行報(bào)警。請(qǐng)畫(huà)出系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明各部分的功能。答案：1.B2.D3.C4.D5.B6.D7.B8.B9.D10.B11.智能測(cè)控系統(tǒng)基本組成部分包括傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集模塊、核心控制器、通信接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電源模塊。傳感器用于獲取被測(cè)量信息；信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、線性化等處理；數(shù)據(jù)采集模塊采集處理后的信號(hào)；核心控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理并發(fā)出控制指令；通信接口用于與其他設(shè)備通信；執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行控制指令；電源模塊提供系統(tǒng)所需電能。12.傳感器信號(hào)調(diào)理電路作用是將傳感器輸出的微弱、不規(guī)范信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合后續(xù)處理的信號(hào)。常見(jiàn)調(diào)理方法有放大，如采用運(yùn)算放大器放大信號(hào)幅度；濾波，去除干擾信號(hào)；線性化，使輸出與被測(cè)量成線性關(guān)系，如采用線性化電路對(duì)非線性傳感器輸出進(jìn)行修正。13.PID控制算法原理是根據(jù)給定值與實(shí)際輸出值的偏差，利用比例、積分、微分三個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。比例環(huán)節(jié)快速響應(yīng)偏差，積分環(huán)節(jié)消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分環(huán)節(jié)預(yù)測(cè)偏差變化趨勢(shì)。參數(shù)整定方法有經(jīng)驗(yàn)試湊法，根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)逐步調(diào)整參數(shù)；臨界比例度法，先使系統(tǒng)處于臨界振蕩狀態(tài)，獲取臨界比例度和周期，再計(jì)算整定參數(shù)；衰減曲線法，使系統(tǒng)產(chǎn)生一定衰減比的振蕩，根據(jù)衰減曲線確定整定參數(shù)。14.可能原因：熱電偶傳感器選型不當(dāng)，測(cè)量范圍不適合實(shí)際溫度；信號(hào)調(diào)理電路參數(shù)設(shè)置不合理，如放大倍數(shù)不準(zhǔn)確；數(shù)據(jù)采集模塊采樣頻率不合適或存在干擾；單片機(jī)程序算法有誤，對(duì)溫度數(shù)據(jù)處理不準(zhǔn)確。解決措施：重新選型合適的熱電偶傳感器；檢查信號(hào)調(diào)理電路參數(shù)，重新調(diào)整放大倍數(shù)等；檢查數(shù)據(jù)采集模塊，調(diào)整采樣頻率，排查干擾；檢查單片機(jī)程序，修正算法錯(cuò)誤。15.總體架構(gòu)圖包括液位傳感器（用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位高度）、信號(hào)調(diào)理電路（對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理）、數(shù)據(jù)采集模塊（采集處理后的液位信號(hào)）、單片機(jī)（分析處理液位數(shù)據(jù)，與設(shè)定值比較）、顯