2025年大學(xué)（自動(dòng)化）檢測(cè)技術(shù)與儀表試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2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.以下哪種傳感器不屬于基于物理效應(yīng)的傳感器？（）A.應(yīng)變片傳感器B.熱電偶傳感器C.光纖傳感器D.霍爾傳感器2.測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性不包括以下哪一項(xiàng)？（）A.線性度B.靈敏度C.響應(yīng)時(shí)間D.重復(fù)性3.某壓力傳感器的量程為0-10MPa，精度等級(jí)為0.5級(jí)，則其最大允許誤差為（）A.0.05MPaB.0.1MPaC.0.5MPaD.5MPa4.下列哪種濾波器可以有效抑制50Hz工頻干擾？（）A.低通濾波器B.高通濾波器C.帶通濾波器D.帶阻濾波器5.對(duì)于一階測(cè)量系統(tǒng)，其時(shí)間常數(shù)越小，則系統(tǒng)的響應(yīng)（）A.越慢B.越快C.不變D.不確定6.傳感器的輸出信號(hào)調(diào)理電路不包括以下哪種功能？（）A.放大B.濾波C.線性化D.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)7.以下哪種溫度傳感器的精度最高？（）A.熱電偶B.熱電阻C.熱敏電阻D.集成溫度傳感器8.測(cè)量液位的電容式傳感器，當(dāng)液位升高時(shí)，電容值（）A.增大B.減小C.不變D.不確定9.某數(shù)字式儀表的分辨率為0.01%，則其能分辨的最小變化量為（）A.0.01B.0.001C.0.0001D.0.0000110.壓電式傳感器常用于測(cè)量（）A.壓力B.溫度C.流量D.位移11.以下哪種傳感器不屬于有源傳感器？（）A.壓電式傳感器B.應(yīng)變片傳感器C.光電傳感器D.霍爾傳感器12.測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性主要用（）來描述。A.傳遞函數(shù)B.頻率響應(yīng)函數(shù)C.脈沖響應(yīng)函數(shù)D.以上都是13.某傳感器的靈敏度為2mV/℃，當(dāng)溫度變化5℃時(shí)，輸出電壓變化量為（）A.2mVB.5mVC.10mVD.20mV14.以下哪種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多通道同步采集？（）A.并行采集系統(tǒng)B.串行采集系統(tǒng)C.分布式采集系統(tǒng)D.以上都可以15.光纖傳感器利用了光纖的（）特性。A.傳光B.傳感C.傳光和傳感D.以上都不是16.對(duì)于二階測(cè)量系統(tǒng)，其阻尼比ζ=1時(shí)，系統(tǒng)處于（）狀態(tài)。A.欠阻尼B.過阻尼C.臨界阻尼D.無阻尼17.以下哪種傳感器可用于檢測(cè)氣體濃度？（）A.氣敏傳感器B.濕敏傳感器C.磁敏傳感器D.力敏傳感器18.某傳感器的線性度為±0.2%，則其非線性誤差最大為（）A.0.2%B.0.4%C.0.1%D.0.01%19.測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器一般不包括以下哪種？（）A.磁電式傳感器B.光電式傳感器C.壓電式傳感器D.霍爾傳感器20.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的采樣頻率越高，則（）A.采集的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確B.采集的數(shù)據(jù)越完整C.對(duì)系統(tǒng)硬件要求越高D.以上都是第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請(qǐng)?jiān)诿款}的空格中填上正確答案。1.傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的______。2.測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性包括______、______和______等。3.熱電偶的熱電勢(shì)由______和______組成。4.常用的濾波電路有______、______、______和______等。5.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由______、______、______和______等部分組成。（二）簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡(jiǎn)要回答問題。1.簡(jiǎn)述傳感器的組成及各部分作用。2.什么是測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性？主要包括哪些指標(biāo)？3.說明一階測(cè)量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及時(shí)間常數(shù)的物理意義。4.簡(jiǎn)述電容式傳感器的工作原理及特點(diǎn)。（三）計(jì)算題（共15分）答題要求：本大題共2小題，第1題7分，第2題8分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、計(jì)算步驟和答案。1.某壓力傳感器的輸出電壓與壓力的關(guān)系為U=0.05P+2（V），其中P為壓力（MPa）。當(dāng)壓力從2MPa變化到5MPa時(shí)，求輸出電壓的變化量。2.已知某二階測(cè)量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為H(s)=4/(s2+2s+4)，求其固有頻率ωn和阻尼比ζ。（四）分析題（共10分）答題要求：本大題共2小題，請(qǐng)根據(jù)所給材料進(jìn)行分析解答。材料：在一個(gè)溫度控制系統(tǒng)中，采用了熱電偶作為溫度傳感器，其輸出信號(hào)經(jīng)過放大、濾波等調(diào)理電路后，送入單片機(jī)進(jìn)行處理。但發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的溫度控制精度不理想，測(cè)量值波動(dòng)較大。1.請(qǐng)分析可能導(dǎo)致溫度控制精度不理想的原因。（5分）2.針對(duì)上述問題，提出改進(jìn)措施。（5分）（五）設(shè)計(jì)題（共5分）答題要求：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的液位測(cè)量系統(tǒng)，要求說明選用的傳感器類型、測(cè)量原理及主要組成部分。答案：1.C2.C3.A4.D5.B6.D7.D8.A9.C10.A11.B12.D13.C14.A15.C16.C17.A18.A19.C20.D填空題答案：1.器件或裝置2.傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)3.溫差電勢(shì)、接觸電勢(shì)4.低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器5.傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)答題答案：1.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和基本轉(zhuǎn)換電路組成。敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；基本轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和轉(zhuǎn)換，以獲得便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)。2.測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性是指測(cè)量系統(tǒng)在靜態(tài)測(cè)量時(shí)所表現(xiàn)出的特性。主要包括線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率、零點(diǎn)輸出和滿量程輸出等指標(biāo)。3.一階測(cè)量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為H(s)=1/(Ts+1)，其中T為時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)T反映了系統(tǒng)響應(yīng)的快慢，T越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，對(duì)變化的輸入信號(hào)能快速跟蹤；T越大，系統(tǒng)響應(yīng)越慢。4.電容式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。工作原理基于電容量的變化，如改變極板間距離、面積或介質(zhì)介電常數(shù)等。特點(diǎn)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、非接觸測(cè)量等，但受外界干擾較大，測(cè)量范圍有限。計(jì)算題答案：1.當(dāng)P=2MPa時(shí)，U1=0.05×2+2=2.1V；當(dāng)P=5MPa時(shí)，U2=0.05×5+2=2.25V。輸出電壓變化量ΔU=U2-U1=2.25-2.1=0.15V。2.對(duì)于傳遞函數(shù)H(s)=4/(s2+2s+4)，與標(biāo)準(zhǔn)二階傳遞函數(shù)H(s)=ωn2/(s2+2ζωns+ωn2)對(duì)比可得：ωn2=4，解得ωn=2；2ζωn=2，將ωn=2代入可得ζ=0.5。分析題答案：1.可能原因：熱電偶本身精度不夠；信號(hào)調(diào)理電路存在問題，如放大倍數(shù)不合適、濾波效果不佳；外界干擾影響測(cè)量；單片機(jī)處理算法不完善；溫度傳感器安裝位置不當(dāng)?shù)取?.改進(jìn)措施：更換高精度熱電偶；優(yōu)化信號(hào)調(diào)理電路參數(shù)，提高放大倍數(shù)準(zhǔn)