2025年大學(xué)第一學(xué)年（儀器科學(xué)與技術(shù)）儀器設(shè)計(jì)階段測(cè)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）每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共6題，每題5分，每題給出的選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)符合題目要求)w1.儀器設(shè)計(jì)中，以下關(guān)于傳感器的說法錯(cuò)誤的是（）A.傳感器是儀器獲取信息的關(guān)鍵部件B.傳感器的精度直接影響儀器的測(cè)量精度C.所有傳感器的工作原理都是基于物理效應(yīng)D.傳感器可將非電量轉(zhuǎn)換為電量w2.在儀器的電路設(shè)計(jì)中，為了提高抗干擾能力，常采用的措施是（）A.增加電路的復(fù)雜度B.減小電源電壓C.采用屏蔽技術(shù)D.降低信號(hào)頻率w3.儀器設(shè)計(jì)中，對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求不包括（）A.具有足夠的強(qiáng)度和剛度B.盡可能減輕重量C.結(jié)構(gòu)越復(fù)雜越好D.保證良好的運(yùn)動(dòng)精度w4.以下哪種儀器設(shè)計(jì)方法可以有效提高儀器的可靠性（）A.采用單一的關(guān)鍵部件B.增加儀器的功能數(shù)量C.進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)D.降低儀器的精度要求w5.在儀器的軟件設(shè)計(jì)中，以下不屬于提高軟件可靠性的方法是（）A.進(jìn)行嚴(yán)格的代碼測(cè)試B.增加軟件的功能模塊C.采用容錯(cuò)技術(shù)D.進(jìn)行軟件的版本管理w6.儀器設(shè)計(jì)中，關(guān)于人機(jī)界面設(shè)計(jì)的原則，不正確的是（）A.操作要簡(jiǎn)單方便B.顯示信息要清晰易懂C.界面設(shè)計(jì)要追求華麗D.符合人體工程學(xué)原理第II卷（非選擇題共70分）w7.（10分）簡(jiǎn)述儀器設(shè)計(jì)中總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。w8.（15分）在儀器設(shè)計(jì)中，如何選擇合適的微處理器？w9.（15分）材料：某儀器需要測(cè)量溫度范圍為-20℃到120℃，要求測(cè)量精度達(dá)到±0.5℃?，F(xiàn)有兩種溫度傳感器可供選擇，傳感器A的精度為±1℃，線性度較好；傳感器B的精度為±0.2℃，但價(jià)格昂貴。問題：請(qǐng)分析選擇哪種傳感器更合適，并說明理由。w10.（20分）材料：在儀器設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)儀器的測(cè)量結(jié)果存在較大誤差。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)是由于信號(hào)處理電路中的一個(gè)放大器的增益設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致的。問題：請(qǐng)分析如何解決這個(gè)問題，以提高儀器的測(cè)量精度。w11.（20分）材料：某儀器設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行可靠性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)儀器在連續(xù)工作一段時(shí)間后出現(xiàn)故障。經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)是儀器內(nèi)部的一個(gè)散熱風(fēng)扇出現(xiàn)故障，導(dǎo)致儀器溫度過高。問題：請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)措施，以提高儀器的可靠性。答案：w1.Cw2.Cw3.Cw4.Cw5.Bw6.Cw7.儀器設(shè)計(jì)中總體設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：確定儀器的功能和性能指標(biāo)；進(jìn)行原理方案設(shè)計(jì)，選擇合適測(cè)量原理和方法；開展總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)、軟件架構(gòu)等；規(guī)劃儀器的工作流程和操作方式；考慮儀器的可靠性、安全性、可維護(hù)性等方面設(shè)計(jì)。w8.選擇合適的微處理器要考慮：儀器所需處理能力，如數(shù)據(jù)處理速度、運(yùn)算精度等；片內(nèi)資源，像內(nèi)存容量、I/O口數(shù)量等；功耗，以適應(yīng)儀器供電情況；通信接口類型，滿足與其他部件通信需求；成本，在性能滿足要求下選擇性價(jià)比高的；還要關(guān)注其可擴(kuò)展性和開發(fā)工具支持情況。w9.選擇傳感器A更合適。理由：雖然傳感器B精度更高，但價(jià)格昂貴。而儀器要求測(cè)量精度為±0.5℃，傳感器A的精度為±1℃能滿足基本測(cè)量精度要求。在滿足測(cè)量精度的前提下，應(yīng)優(yōu)先考慮成本因素，所以選擇傳感器A更能平衡性能和成本。w10.首先重新測(cè)量放大器的增益需求，根據(jù)儀器測(cè)量結(jié)果誤差情況和信號(hào)特點(diǎn)精確計(jì)算合適增益值。然后調(diào)整放大器增益設(shè)置，可通過改變放大器電路中的電阻或電容參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。調(diào)整后再次對(duì)儀器進(jìn)行測(cè)量測(cè)試，對(duì)比測(cè)量結(jié)果，若誤差仍不符合要求，進(jìn)一步檢查放大器其他參數(shù)，如零點(diǎn)輸出、線性度等，直至測(cè)量精度達(dá)到要求。w11.改進(jìn)措施如下：在儀器設(shè)計(jì)階段增加散熱風(fēng)扇的冗余設(shè)計(jì)，比如采用兩個(gè)散熱風(fēng)扇，當(dāng)一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)另一個(gè)能繼續(xù)工作保證散熱。同時(shí)，設(shè)計(jì)散熱風(fēng)扇故障監(jiān)測(cè)