2025年大學大一（測控技術(shù)與儀器）儀器儀表原理基礎(chǔ)階段測試試題及答案

（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題后的括號內(nèi)。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(yīng)時間D.重復性3.關(guān)于傳感器的精度，下列說法正確的是（）A.精度越高，測量結(jié)果越準確B.精度只與傳感器的固有特性有關(guān)C.精度與測量環(huán)境無關(guān)D.高精度傳感器價格一定很高4.以下哪種儀器儀表的顯示方式是數(shù)字式顯示？（）A.指針式萬用表B.示波器C.數(shù)字電壓表D.電子管電壓表5.差動變壓器式傳感器常用于測量（）A.位移B.溫度C.壓力D.流量6.傳感器的輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系稱為（）A.傳遞函數(shù)B.頻率響應(yīng)函數(shù)C.靈敏度D.線性度7.下列哪種材料常用于制造應(yīng)變片？（）A.銅B.鋁C.鎳鉻合金D.硅8.測量系統(tǒng)的動態(tài)特性主要取決于（）A.傳感器B.測量電路C.顯示裝置D.整個測量系統(tǒng)9.壓電式傳感器通常用于測量（）A.靜態(tài)力B.動態(tài)力C.溫度D.濕度10.以下哪種儀器儀表可以用于測量微弱信號？（）A.功率放大器B.示波器C.頻譜分析儀D.前置放大器11.傳感器的分辨率是指（）A.傳感器能夠分辨的最小輸入變化量B.傳感器輸出信號的最小變化量C.傳感器測量范圍的最小值D.傳感器測量范圍的最大值12.關(guān)于儀表的零點遷移，下列說法錯誤的是（）A.零點遷移可以擴大儀表的測量范圍B.零點遷移不改變儀表的量程C.零點遷移是指將儀表的零點調(diào)整到某一非零值D.零點遷移會影響儀表的精度13.以下哪種傳感器屬于有源傳感器？（）A.電阻應(yīng)變片傳感器B.電感式傳感器C.壓電式傳感器D.光電傳感器14.測量系統(tǒng)的靈敏度是指（）A.輸出信號與輸入信號的比值B.輸入信號與輸出信號的比值C.輸出信號的變化量與輸入信號的變化量的比值D.輸入信號的變化量與輸出信號的變化量的比值15.下列哪種儀器儀表可以用于測量信號的頻率？（）A.萬用表B.示波器C.功率計D.溫度計16.傳感器的遲滯現(xiàn)象是指（）A.傳感器在正反行程中輸出信號不一致的現(xiàn)象B.傳感器輸出信號隨時間變化的現(xiàn)象C.傳感器輸出信號與輸入信號不成比例的現(xiàn)象D.傳感器測量誤差隨時間變化的現(xiàn)象17.關(guān)于儀表的量程，下列說法正確的是（）A.量程越大，儀表的測量精度越高B.量程越小，儀表的測量精度越高C.量程與儀表的測量精度無關(guān)D.選擇量程時應(yīng)盡量使被測量值接近量程上限18.以下哪種傳感器常用于汽車的速度測量？（）A.霍爾傳感器B.超聲波傳感器C.光纖傳感器D.應(yīng)變片傳感器19.測量系統(tǒng)的線性度是指（）A.輸出信號與輸入信號之間的線性關(guān)系程度B.輸出信號隨時間變化的線性程度C.輸入信號隨時間變化的線性程度D.測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性20.下列哪種儀器儀表可以用于測量信號的相位？（）A.示波器B.頻譜分析儀C.相位計D.萬用表第II卷（非選擇題，共60分）一、填空題（共10分，每空1分）答題要求：請在橫線上填上正確的答案。1.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和______三部分組成。2.測量系統(tǒng)的基本組成包括傳感器、測量電路、______和顯示裝置。3.應(yīng)變片傳感器是基于______效應(yīng)工作的。4.熱電偶傳感器是基于______效應(yīng)工作的。5.霍爾傳感器是基于______效應(yīng)工作的。6.傳感器的靜態(tài)特性指標包括線性度、靈敏度、______、重復性和零點輸出等。7.測量系統(tǒng)的動態(tài)特性指標包括響應(yīng)時間、______、上升時間和延遲時間等。8.儀表的精度等級是根據(jù)儀表的______來劃分的。9.傳感器的輸出信號通常有______信號和數(shù)字信號兩種形式。10.測量微弱信號時，通常需要使用______來提高信號的幅度。二、簡答題（共20分，每題5分）答題要求：簡要回答下列問題。1.簡述傳感器的分類方法。2.測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性分別包括哪些指標？3.什么是傳感器的遲滯現(xiàn)象？如何減小遲滯誤差？4.簡述儀表的量程選擇原則。三、分析題（共15分）答題要求：根據(jù)所給材料，分析回答問題。材料：有一個應(yīng)變片傳感器用于測量某物體的應(yīng)變。已知該應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)為2，當物體發(fā)生應(yīng)變時，應(yīng)變片的電阻變化量為4Ω。假設(shè)應(yīng)變片的初始電阻為120Ω。問題：1.計算物體的應(yīng)變值（已知應(yīng)變與電阻變化的關(guān)系為ΔR/R=Kε，其中K為靈敏度系數(shù)，ε為應(yīng)變）。2.如果測量電路的放大倍數(shù)為100，輸出電壓為5V，求輸入電壓。四、綜合題（共15分）答題要求：結(jié)合所學知識，分析解決問題。材料：某測量系統(tǒng)由傳感器、測量電路和顯示裝置組成。傳感器為壓電式傳感器，用于測量動態(tài)力。測量電路包括前置放大器、濾波器和放大器。顯示裝置為示波器。已知壓電式傳感器的靈敏度為20pC/N，被測動態(tài)力的頻率范圍為10Hz-1000Hz。問題：1.簡述前置放大器的作用。2.濾波器應(yīng)如何設(shè)計以滿足測量要求？3.示波器應(yīng)如何設(shè)置以觀察到清晰的被測信號波形？五、設(shè)計題（共20分）答題要求：根據(jù)題目要求，設(shè)計一個測量系統(tǒng)。設(shè)計一個用于測量溫度的系統(tǒng)，要求測量范圍為0℃-100℃，精度為±0.5℃。請選擇合適的數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、信號調(diào)理電路和顯示裝置，并說明各部分的作用和選型依據(jù)。答案：1.C2.C3.A4.C5.A6.A7.C8.D9.B10.D11.A12.D13.C14.C15.B16.A17.D18.A19.A20.C填空題答案：1.轉(zhuǎn)換電路2.信號處理電路3.應(yīng)變4.熱電5.霍爾6.遲滯7.超調(diào)量8.最大引用誤差9.模擬10.前置放大器簡答題答案：1.傳感器可按工作原理分類，如基于物理效應(yīng)、化學效應(yīng)、生物效應(yīng)等；按被測量分類，如位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等；按輸出信號分類，如模擬傳感器、數(shù)字傳感器；按能量關(guān)系分類，有源傳感器、無源傳感器。2.靜態(tài)特性指標有線性度、靈敏度、遲滯、重復性、零點輸出等。動態(tài)特性指標有響應(yīng)時間、超調(diào)量、上升時間、延遲時間等。3.遲滯現(xiàn)象指傳感器在正反行程中輸出信號不一致。減小遲滯誤差可選用優(yōu)質(zhì)材料、優(yōu)化制造工藝、合理設(shè)計結(jié)構(gòu)、進行校準和補償。4.量程選擇原則：使被測量值落在量程范圍內(nèi)且盡量接近量程上限，兼顧測量精度和實際需求，避免量程過大或過小。分析題答案：1.由ΔR/R=Kε，可得ε=ΔR/(R×K)=4/(120×2)=1/60。2.輸出電壓Uo=Ui×A（A為放大倍數(shù)），則Ui=Uo/A=5/100=0.05V。綜合題答案：1.前置放大器作用是將壓電式傳感器輸出的微弱電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并進行初步放大，提高信號幅度以便后續(xù)處理。2.濾波器應(yīng)設(shè)計為帶通濾波器，通帶范圍為10Hz-1000Hz，以濾除被測信號頻率范圍外的干擾信號。3.示波器應(yīng)設(shè)置合適的掃描速度，使波形穩(wěn)定顯示；根據(jù)信號幅度設(shè)置垂直靈敏度；觸發(fā)源選擇合適通道，觸發(fā)方