2025年大學（測控技術(shù)與儀器）測控系統(tǒng)設計測試題及答案

（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.以下關(guān)于測控系統(tǒng)的說法，正確的是（）A.測控系統(tǒng)只能用于工業(yè)生產(chǎn)B.測控系統(tǒng)不包括軟件部分C.測控系統(tǒng)的核心是傳感器D.測控系統(tǒng)能對被測對象進行測量和控制2.測量某溫度時，傳感器輸出信號存在一定的噪聲干擾，這主要影響了測控系統(tǒng)的（）A.可靠性B.實時性C.準確性D.穩(wěn)定性3.下列哪種信號調(diào)理電路可用于將微弱的電壓信號放大并轉(zhuǎn)換為標準的電流信號（）A.電壓跟隨器B.差動放大器C.電流-電壓變換器D.電壓-電流變換器4.在測控系統(tǒng)中，采用數(shù)字濾波算法的主要目的是（）A.提高系統(tǒng)的響應速度B.降低硬件成本C.消除或減弱干擾信號D.增加系統(tǒng)的靈活性5.某測控系統(tǒng)需要測量0-100V的電壓，要求測量精度達到0.1%，應選擇的A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)至少為（）A.8位B.10位C.12位D.16位6.以下不屬于常用的控制算法的是（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.牛頓迭代法D.神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法7.對于一個閉環(huán)測控系統(tǒng)，反饋環(huán)節(jié)的作用是（）A.提高系統(tǒng)的增益B.改善系統(tǒng)的動態(tài)性能C.檢測輸入信號D.將輸出信號送回輸入端與輸入信號比較8.某測控系統(tǒng)采用RS-232接口進行數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸距離一般在（）A.幾米以內(nèi)B.幾十米C.幾百米D.幾千米9.在設計測控系統(tǒng)的電源電路時，為了獲得穩(wěn)定的直流電壓輸出，通常采用（）A.變壓器B.整流二極管C.穩(wěn)壓芯片D.電容10.以下關(guān)于傳感器的說法錯誤的是（）A.傳感器是測控系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)B.傳感器的精度直接影響測控系統(tǒng)的精度C.傳感器的輸出信號都是數(shù)字信號D.不同類型的傳感器適用于不同的測量對象第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每空2分，共20分）1.測控系統(tǒng)一般由______、______、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集與處理電路、控制決策與執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。2.傳感器的靜態(tài)特性指標主要有______、______、重復性、遲滯等。3.A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標包括分辨率、______、轉(zhuǎn)換時間______等。4.常用的通信接口有______、USB接口、IEEE488接口等。5.PID控制算法中的三個參數(shù)分別是______、______、______。三、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述測控系統(tǒng)中信號調(diào)理電路的作用。2.說明閉環(huán)測控系統(tǒng)的工作原理。四、分析題（每題15分，共30分）材料：某溫度測控系統(tǒng)，采用熱電偶作為傳感器，將溫度信號轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號。經(jīng)過信號調(diào)理電路放大后，送入A/D轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理，然后通過微處理器進行數(shù)據(jù)處理和分析，根據(jù)控制算法得出控制量，控制加熱或制冷設備來調(diào)節(jié)溫度。1.分析該溫度測控系統(tǒng)中可能存在的干擾因素，并提出相應的抗干擾措施。2.若該系統(tǒng)要求溫度控制精度為±0.5℃，現(xiàn)有A/D轉(zhuǎn)換器分辨率為12位，滿量程輸入電壓為5V，試計算該系統(tǒng)能檢測到的最小溫度變化量。五、設計題（20分）設計一個簡單的液位測控系統(tǒng)，要求能夠?qū)崟r測量液位高度，并在液位超出設定上限或低于設定下限時進行報警。畫出系統(tǒng)的原理框圖，并簡要說明各部分的作用。答案：一、選擇題1.D2.C3.D4.C5.C6.C7.D8.B9.C10.C二、填空題1.傳感器；變送器2.靈敏度；線性度3.精度；轉(zhuǎn)換速率4.RS-232接口5.Kp；Ki；Kd三、簡答題1.信號調(diào)理電路的作用是將傳感器輸出的微弱信號進行放大、濾波、隔離、線性化等處理，使其成為適合后續(xù)電路處理的信號，提高信號的質(zhì)量和可靠性。2.閉環(huán)測控系統(tǒng)的工作原理是：傳感器將被測對象的信息檢測出來并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過信號調(diào)理后送入數(shù)據(jù)采集與處理電路，處理后的信號與給定值進行比較，得到偏差信號，然后根據(jù)控制算法對偏差信號進行處理，產(chǎn)生控制信號，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)對被測對象進行控制，使被測對象的輸出量趨近于給定值。四、分析題1.干擾因素可能有：熱電偶冷端溫度變化引起的誤差、電源干擾、電磁干擾等?？垢蓴_措施：采用冷端溫度補償電路消除冷端溫度變化影響；對電源進行濾波處理；采用屏蔽線傳輸信號，對電路進行電磁屏蔽等。2.A/D轉(zhuǎn)換器分辨率為12位，滿量程輸入電壓為5V，則最小分辨電壓為5V/2^12=5V/4096≈0.00122V。假設溫度與電壓呈線性關(guān)系，若系統(tǒng)要求溫度控制精度為±0.5℃，設溫度變化量與電壓變化量的比例系數(shù)為k，則最小溫度變化量為0.00122V/k=0.5℃，可根據(jù)具體的溫度-電壓關(guān)系求出k后算出最小溫度變化量。五、設計題原理框圖：包括液位傳感器、信號