2025年大學(xué)測控技術(shù)與儀器（測控電路）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.以下哪種電路不屬于測控電路的基本組成部分？A.傳感器接口電路B.信號調(diào)理電路C.數(shù)字邏輯電路D.功率放大電路2.對于一個線性測量系統(tǒng)，其靈敏度的定義是？A.輸出變化量與輸入變化量之比B.輸入變化量與輸出變化量之比C.輸出量與輸入量之比D.輸入量與輸出量之比3.某傳感器輸出信號為毫伏級電壓信號，為了后續(xù)處理方便，應(yīng)采用哪種放大器進行放大？A.電壓跟隨器B.同相比例放大器C.反相比例放大器D.差動放大器4.濾波器在測控電路中的主要作用是？A.提高信號幅度B.抑制干擾信號C.增加信號頻率D.改變信號相位5.下列哪種調(diào)制方式常用于無線測控系統(tǒng)中？A.調(diào)幅B.調(diào)頻C.調(diào)相D.以上都是6.采樣保持電路在測控系統(tǒng)中的作用是？A.在采樣期間保持輸入信號不變B.在保持期間跟蹤輸入信號變化C.對輸入信號進行采樣并保持采樣值D.對輸入信號進行量化和編碼7.對于一個二階系統(tǒng)，其阻尼比ζ=0.5時，系統(tǒng)處于？A.欠阻尼狀態(tài)B.過阻尼狀態(tài)C.臨界阻尼狀態(tài)D.無阻尼狀態(tài)8.數(shù)字萬用表測量電壓時，其內(nèi)部電路主要采用了？A.電壓跟隨器B.電阻分壓電路C.電橋電路D.積分電路9.某測控電路中需要對兩路信號進行乘法運算，應(yīng)采用哪種電路實現(xiàn)？A.加法器B.乘法器芯片C.比較器D.積分器10.信號調(diào)理電路中，對信號進行隔離的目的是？A.提高信號強度B.防止干擾信號進入系統(tǒng)C.增加信號帶寬D.降低信號噪聲第II卷（非選擇題共70分）（一）填空題（共15分）答題要求：本大題共5小題，每空3分。請將正確答案填寫在相應(yīng)的橫線上。1.測控電路的性能指標(biāo)主要包括靈敏度、線性度________、________等。2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)有________、________、重復(fù)性等。3.放大器的輸入電阻越________，對信號源的影響越小；輸出電阻越________，帶負載能力越強。4.常用的濾波器類型有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和________。5.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由傳感器、________、________、計算機等部分組成。（二）簡答題（共20分）答題要求：簡要回答下列問題。1.簡述測控電路中信號調(diào)理的主要內(nèi)容。（10分）2.說明數(shù)字信號處理在測控電路中的優(yōu)勢。（10分）（三）分析題（共15分）答題要求：分析以下電路的工作原理及特點。如圖所示為一個簡單的同相比例放大器電路，已知運放的開環(huán)增益為Aod，輸入電阻為Rin，輸出電阻為Ro，反饋電阻為Rf，輸入電壓為Vi，試分析該電路的輸出電壓Vo與輸入電壓Vi的關(guān)系，并說明電路特點。（四）綜合題（共15分）材料：某測控系統(tǒng)需要測量溫度范圍為0℃-100℃，要求測量精度達到±0.5℃。現(xiàn)采用熱電偶作為溫度傳感器，其輸出信號為毫伏級電壓信號，且具有一定的非線性。問題：請設(shè)計一個完整的測控電路方案，包括傳感器接口電路、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集與處理電路等部分，說明各部分的作用及選用的主要電路元件。（五）設(shè)計題（共15分）材料：設(shè)計一個基于單片機的液位測控系統(tǒng)，要求能夠?qū)崟r測量液位高度，并在液位超過設(shè)定上限或低于設(shè)定下限時發(fā)出報警信號。液位傳感器輸出為0-5V的電壓信號，單片機采用8051，具有8位A/D轉(zhuǎn)換器。問題：請畫出該液位測控系統(tǒng)的硬件電路原理圖，并簡述軟件設(shè)計思路。答案：第I卷：1.D2.A3.B4.B5.D6.C7.A8.B9.B10.B第II卷：（一）1.精度、穩(wěn)定性2.量程、零點輸出3.大；小4.帶阻濾波器5.信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路（二）1.信號調(diào)理主要內(nèi)容包括放大、濾波、隔離以及線性化等。放大是將微弱信號放大到合適幅度；濾波用于去除干擾信號；隔離防止干擾信號進入系統(tǒng)；線性化針對非線性傳感器輸出信號進行處理，使其成為線性關(guān)系便于后續(xù)處理。2.數(shù)字信號處理在測控電路中的優(yōu)勢有：精度高，可通過軟件算法提高測量精度；靈活性強，能方便地實現(xiàn)各種復(fù)雜信號處理功能；抗干擾能力強，可采用數(shù)字濾波等方法抑制干擾；便于存儲和傳輸，數(shù)據(jù)以數(shù)字形式存儲和傳輸更方便。（三）同相比例放大器輸出電壓Vo=(1+Rf/R1)Vi。特點：輸入電阻大，對信號源影響??；輸出電阻小，帶負載能力強；具有電壓跟隨特性，輸出電壓與輸入電壓同相且比例關(guān)系由反饋電阻決定。（四）傳感器接口電路用于將熱電偶毫伏級信號引入并進行初步處理；信號調(diào)理電路包括放大、濾波、線性化等，放大采用運放提高信號幅度，濾波去除干擾，線性化電路采用查表法或擬合算法使輸出與溫度成線性關(guān)系；數(shù)據(jù)采集與處理電路采用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后由單片機進行處理和顯示。（五）硬件電路原理圖：液位傳感器