2025年大學儀器科學與技術(shù)（測量與控制技術(shù)）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：本卷共6題，每題5分。在每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性不包括以下哪一項（）A.線性度B.靈敏度C.響應特性D.重復性2.以下哪種傳感器不屬于基于壓電效應的傳感器（）A.壓電式加速度傳感器B.壓電式壓力傳感器C.應變片式傳感器D.壓電式超聲波傳感器3.PID控制中，積分作用主要用于（）A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.加快響應速度C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.抑制干擾4.數(shù)字式測量儀表的核心部件是（）A.傳感器B.放大器C.微處理器D.顯示器5.以下關(guān)于傳感器的說法正確的是（）A.傳感器的精度越高越好B.傳感器的量程越大越好C.傳感器的分辨率越高越好D.傳感器的響應時間越短越好6.控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)節(jié)的作用是（）A.提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性B.改善系統(tǒng)的動態(tài)性能C.使系統(tǒng)輸出跟蹤輸入信號D.以上都是第II卷（非選擇題共70分）填空題（共15分）答題要求：本卷共5空，每空3分。請將正確答案填在橫線上。1.測量誤差按其性質(zhì)可分為______、______和粗大誤差。2.傳感器的輸出信號通常有______信號、______信號和數(shù)字信號。3.控制系統(tǒng)的性能指標主要有______、______、穩(wěn)態(tài)誤差等。簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，每題10分。1.簡述測量系統(tǒng)的組成及各部分的作用。2.說明PID控制器中比例、積分、微分控制作用的原理及特點。分析題（共15分）答題要求：分析給定問題，每題15分。材料：有一溫度控制系統(tǒng)，采用熱電偶作為溫度傳感器，經(jīng)過放大器放大后送入PID控制器，控制器輸出控制加熱裝置的功率，以實現(xiàn)對溫度的控制。1.若溫度測量值一直高于設定值，分析可能的原因及解決方法。設計題（共20分）答題要求：根據(jù)要求進行設計，每題20分。材料：設計一個液位控制系統(tǒng)，要求能夠?qū)崟r監(jiān)測液位高度，并在液位低于設定值時啟動水泵進行補水，液位高于設定值時停止水泵。請畫出控制系統(tǒng)的原理框圖，并說明各部分的作用。答案：第I卷答案1.C2.C3.A4.C5.D6.D第II卷答案填空題答案1.系統(tǒng)誤差、隨機誤差2.模擬、數(shù)字3.穩(wěn)定性、響應速度簡答題答案1.測量系統(tǒng)一般由傳感器、變換器、顯示器等組成。傳感器將被測量轉(zhuǎn)換為電信號；變換器對傳感器輸出信號進行放大、濾波、線性化等處理；顯示器將處理后的信號顯示出來，供人們讀取測量結(jié)果。2.比例控制作用是根據(jù)偏差的大小成比例地輸出控制信號，能快速響應偏差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。積分控制作用是對偏差進行積分，能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但會使系統(tǒng)響應速度變慢。微分控制作用是根據(jù)偏差的變化率輸出控制信號，能改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，加快響應速度，抑制超調(diào)。分析題答案可能原因：熱電偶傳感器故障，如熱電偶損壞、連接不良等；放大器增益不合適；PID控制器參數(shù)設置不當。解決方法：檢查熱電偶及其連接，更換損壞部件；調(diào)整放大器增益；重新整定PID控制器參數(shù)。設計題答案原理框圖：液位傳感器→信號調(diào)理電路→控制器→繼電器→水泵。液位傳感器實時監(jiān)測液位