2025年大學(xué)大三（精密儀器）測控技術(shù)與儀器試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）請將答案填在每題后面的括號內(nèi)。每題3分，共10題。1.以下哪種傳感器不屬于精密儀器中常用的位移傳感器？（）A.光柵尺B.磁電式傳感器C.容柵傳感器D.激光干涉儀2.關(guān)于精密儀器的精度，下列說法正確的是（）A.精度越高越好，沒有上限B.精度是指測量結(jié)果與真值的接近程度C.精度只與儀器的制造工藝有關(guān)D.精度與測量環(huán)境無關(guān)3.測量控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的主要作用是（）A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.增加系統(tǒng)的響應(yīng)速度C.使系統(tǒng)輸出跟隨輸入變化D.減小系統(tǒng)的誤差4.以下關(guān)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的說法，錯(cuò)誤的是（）A.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括傳感器、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡等部分B.數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率越高，采集精度越高C.信號調(diào)理電路的作用是將傳感器輸出的信號進(jìn)行放大、濾波等處理D.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只能采集模擬信號5.精密儀器中常用的溫度傳感器是（）A.熱電偶B.應(yīng)變片C.霍爾元件D.光電傳感器6.對于一個(gè)測量系統(tǒng)，其靜態(tài)特性不包括（）A.線性度B.靈敏度C.響應(yīng)時(shí)間D.重復(fù)性7.以下哪種濾波方法適用于去除周期性干擾信號？（）A.低通濾波B.高通濾波C.帶通濾波D.帶阻濾波8.關(guān)于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）在精密儀器中的應(yīng)用，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.MEMS傳感器具有體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)B.MEMS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種功能的集成C.MEMS器件的精度不如傳統(tǒng)精密儀器部件D.MEMS在慣性測量等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用9.測量不確定度評定時(shí)，以下哪種不確定度來源不屬于A類評定？（）A.多次測量的重復(fù)性B.測量儀器的校準(zhǔn)誤差C.環(huán)境條件的變化D.測量方法的不完善10.精密儀器的自動(dòng)化程度主要取決于（）A.操作人員的技能水平B.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)C.儀器的外觀設(shè)計(jì)D.儀器的價(jià)格第II卷（非選擇題共70分）11.（本題10分）簡述精密儀器中常用的誤差補(bǔ)償方法及其原理。12.（本題15分）說明激光干涉儀在精密測量中的應(yīng)用及測量原理。13.（本題15分）某精密儀器的測量系統(tǒng)由傳感器、放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成。已知傳感器的靈敏度為2mV/mm，放大器的增益為50，數(shù)據(jù)采集卡的分辨率為12位，滿量程輸入電壓為10V。當(dāng)測量一個(gè)位移量時(shí)，計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)據(jù)為1024。求該位移量的實(shí)際值。14.（本題20分）材料：在精密儀器制造中，隨著科技的發(fā)展，對儀器的精度要求越來越高。某企業(yè)生產(chǎn)的一款精密測量儀器，在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果存在一定的偏差。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)偏差主要來源于溫度變化對儀器某些部件的影響。問題：請分析溫度變化對精密儀器測量精度產(chǎn)生影響的原因，并提出至少兩種減小溫度影響的措施。15.（本題20分）材料：在現(xiàn)代精密儀器領(lǐng)域，智能化是發(fā)展趨勢。某新型精密儀器采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法和智能控制技術(shù)。通過傳感器實(shí)時(shí)采集各種物理量數(shù)據(jù)，然后利用算法進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對儀器工作狀態(tài)的智能監(jiān)測和調(diào)整。問題：請闡述智能化在精密儀器中的重要意義，并舉例說明智能控制技術(shù)如何提高儀器的性能和可靠性。答案：1.B2.B3.D4.D5.A6.C7.D8.C9.B10.B11.常用誤差補(bǔ)償方法及原理：①軟件補(bǔ)償：通過在測量軟件中建立誤差模型，對測量結(jié)果進(jìn)行修正。原理是利用已知的誤差規(guī)律，在數(shù)據(jù)處理階段消除誤差影響。②硬件補(bǔ)償：采用機(jī)械結(jié)構(gòu)或電子電路來補(bǔ)償誤差。如利用彈性元件的變形來補(bǔ)償溫度誤差，通過電路調(diào)整來補(bǔ)償系統(tǒng)的增益誤差等。12.激光干涉儀在精密測量中的應(yīng)用：可用于測量長度、角度、平整度等。測量原理：激光束經(jīng)分光鏡分成兩束，一束經(jīng)反射鏡反射后作為參考光束，另一束經(jīng)被測物體反射后作為測量光束，兩束光在探測器處發(fā)生干涉，根據(jù)干涉條紋的變化來測量物體的位移或長度變化等參數(shù)。13.數(shù)據(jù)采集卡滿量程時(shí)對應(yīng)的位移量：10V/(2mV/mm×50)=100mm。12位數(shù)據(jù)采集卡的量化單位為：10V/2^12=2.44mV。采集到的數(shù)據(jù)1024對應(yīng)的電壓為：1024×2.44mV=2.49856V。則實(shí)際位移量為：2.49856V/(2mV/mm×50)=24.9856mm。14.溫度變化影響精密儀器測量精度的原因：溫度變化會(huì)使儀器部件熱脹冷縮，導(dǎo)致尺寸改變，從而影響測量精度；還可能使材料的物理性能如電阻、電容等發(fā)生變化，影響傳感器和電路的性能。減小溫度影響的措施：采用溫度補(bǔ)償元件，如熱敏電阻等對溫度變化進(jìn)行監(jiān)測和補(bǔ)償；對儀器進(jìn)行恒溫控制，保持環(huán)境溫度穩(wěn)定。15.智能化在精密儀器中的重要意義：提高測量精度和可靠性，實(shí)