2025年大學(xué)（測(cè)控技術(shù)與儀器）測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)測(cè)試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下關(guān)于測(cè)控系統(tǒng)的說法，錯(cuò)誤的是（）A.測(cè)控系統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)的核心組成部分B.它主要用于對(duì)各種物理量進(jìn)行測(cè)量和控制C.只包括硬件部分，不涉及軟件D.廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域2.測(cè)控系統(tǒng)的基本組成部分不包括（）A.傳感器B.控制器C.執(zhí)行機(jī)構(gòu)D.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器3.傳感器的作用是（）A.將非電量轉(zhuǎn)換為電量B.對(duì)電量進(jìn)行放大處理C.執(zhí)行控制命令D.存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)4.下列哪種傳感器屬于有源傳感器（）A.應(yīng)變片B.熱電偶C.光敏電阻D.壓電陶瓷5.控制器在測(cè)控系統(tǒng)中的主要功能是（）A.采集數(shù)據(jù)B.信號(hào)轉(zhuǎn)換C.數(shù)據(jù)分析與處理D.驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6.PID控制器中，I代表的是（）A.比例B.積分C.微分D.增益7.測(cè)控系統(tǒng)的精度主要取決于（）A.傳感器的精度B.控制器的性能C.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精度D.以上所有部分8.閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)與開環(huán)測(cè)控系統(tǒng)相比，其優(yōu)點(diǎn)是（）A.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單B.成本低C.能自動(dòng)糾正偏差D.響應(yīng)速度快9.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采樣頻率的選擇應(yīng)（）A.越高越好B.越低越好C.根據(jù)被測(cè)信號(hào)頻率合理選擇D.與系統(tǒng)硬件無關(guān)10.對(duì)于一個(gè)線性測(cè)控系統(tǒng)，其靈敏度（）A.為常數(shù)B.隨輸入信號(hào)變化C.隨輸出信號(hào)變化D.與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每空2分。請(qǐng)將答案填寫在題中的橫線上。1.測(cè)控系統(tǒng)按信號(hào)類型可分為______測(cè)控系統(tǒng)和______測(cè)控系統(tǒng)。2.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有______、______、重復(fù)性、遲滯等。3.常用的控制算法除了PID算法外，還有______算法、______算法等。4.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，抗干擾的措施主要有______、______、數(shù)字濾波等。5.測(cè)控系統(tǒng)的可靠性通常用______和______來衡量。三、簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：簡(jiǎn)要回答下列問題。1.簡(jiǎn)述測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。（8分）2.說明傳感器選型時(shí)需要考慮的因素。（12分）四、分析題（共20分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：某溫度測(cè)控系統(tǒng)采用熱電偶作為傳感器，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過放大器放大后送入單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度值與測(cè)量值進(jìn)行比較，通過PID算法控制加熱裝置，使溫度保持在設(shè)定值。1.請(qǐng)分析該測(cè)控系統(tǒng)的工作原理。（10分）2.若測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，可能的原因有哪些？（10分）五、設(shè)計(jì)題（共20分）答題要求：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的液位測(cè)控系統(tǒng)，要求包括傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并說明各部分的選型及工作過程。答案：第I卷答案1.C2.D3.A4.B5.C6.B7.D8.C9.C10.A第II卷答案二、填空題1.模擬量；數(shù)字量2.精度；靈敏度3.模糊控制；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制4.屏蔽技術(shù)；接地技術(shù)5.可靠度；失效率三、簡(jiǎn)答題1.測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則包括：可靠性原則，確保系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運(yùn)行；精度原則，滿足測(cè)量和控制的精度要求；實(shí)時(shí)性原則，能及時(shí)響應(yīng)并處理信號(hào)；經(jīng)濟(jì)性原則，在滿足性能的前提下降低成本；開放性原則，便于與其他系統(tǒng)集成和擴(kuò)展功能。2.傳感器選型時(shí)需考慮的因素有：測(cè)量精度，要滿足實(shí)際測(cè)量要求；測(cè)量范圍，與被測(cè)物理量的范圍匹配；靈敏度，能檢測(cè)到足夠小的變化；響應(yīng)特性，包括響應(yīng)時(shí)間和上升時(shí)間等；穩(wěn)定性與可靠性，保證長期穩(wěn)定工作；抗干擾能力，抵抗外界干擾；尺寸與安裝方式，適應(yīng)實(shí)際安裝環(huán)境；成本，在滿足性能下盡量降低成本。四、分析題1.該測(cè)控系統(tǒng)工作原理為：熱電偶將溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，放大器放大后送入單片機(jī)。單片機(jī)將測(cè)量值與預(yù)設(shè)值比較，通過PID算法計(jì)算控制量，控制加熱裝置，使溫度保持在設(shè)定值。2.測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差的可能原因有：熱電偶損壞，無法準(zhǔn)確測(cè)量溫度；放大器故障，導(dǎo)致信號(hào)放大異常；單片機(jī)程序錯(cuò)誤，PID參數(shù)設(shè)置不當(dāng)；加熱裝置性能不佳，無法有效控制溫度；外界干擾影響了傳感器信號(hào)采集或系統(tǒng)控制。五、設(shè)計(jì)題液位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)：傳感器選用超聲波液位傳感器，利用超聲波反射原理測(cè)量液位高度，精度高、非接觸式測(cè)量?？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)，接收傳感器