2025年国家开放大学《测控技术与仪器》期末考试复习试题及答案解析

2025年国家开放大学《测控技术与仪器》期末考试复习试题及答案解析所属院校：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.测控系统中，用于将被测非电量转换为电量的元件是（）A.执行机构B.传感器C.控制器D.执行器答案：B解析：传感器是测控系统的核心组成部分，其基本功能是将温度、压力、位移等非电量转换为电信号，以便后续处理和显示。执行机构、控制器和执行器等元件虽然也是系统的重要组成部分，但它们的主要功能分别是执行控制指令、处理信号和最终执行动作。2.在测量系统中，导致测量结果与真实值之差恒定的误差称为（）A.系统误差B.随机误差C.粗大误差D.周期误差答案：A解析：系统误差是指在重复测量条件下，保持恒定或按确定规律变化的误差，它会导致测量结果系统性地偏离真实值。随机误差、粗大误差和周期误差虽然也会影响测量精度，但它们的特性与系统误差不同。3.下列哪种传感器属于电容式传感器？（）A.光电传感器B.压电传感器C.电容传感器D.磁电传感器答案：C解析：电容传感器是基于电容量变化原理进行测量的传感器，当被测非电量（如位移、压力）发生变化时，传感器电容器的电容量也随之改变，通过测量电容量的变化即可得到被测量的信息。光电传感器、压电传感器和磁电传感器虽然也是常见的传感器类型，但它们的工作原理与电容传感器不同。4.在数字电路中，用于存储一位二进制信息的基本单元是（）A.晶体管B.触发器C.二极管D.运算放大器答案：B解析：触发器是数字电路中的一种基本逻辑单元，它具有记忆功能，可以存储一位二进制信息（0或1）。晶体管、二极管和运算放大器虽然也是电子电路中的基本元件，但它们的主要功能分别是放大信号、整流和运算，不具备存储信息的功能。5.在数据采集系统中，用于将模拟信号转换为数字信号的关键元件是（）A.传感器B.驱动器C.信号调理电路D.A/D转换器答案：D解析：A/D转换器（Analog-to-DigitalConverter）是数据采集系统的核心元件，它负责将模拟信号转换为数字信号，以便计算机或其他数字设备进行处理。传感器用于采集模拟信号，驱动器用于驱动执行机构，信号调理电路用于放大、滤波等处理模拟信号，但它们都不是将模拟信号转换为数字信号的关键元件。6.在测控系统中，用于根据输入信号控制输出信号的元件是（）A.传感器B.执行器C.控制器D.驱动器答案：C解析：控制器是测控系统的核心部件，它根据输入信号（如设定值、测量值）和预设的控制算法，计算并输出控制指令，以实现对被控对象的控制。传感器用于测量被控对象的参数，执行器用于执行控制指令，驱动器用于驱动执行器，但它们都不是根据输入信号控制输出信号的核心元件。7.在PLC控制系统中，用于存储固定逻辑关系或程序段的指令是（）A.输入指令B.输出指令C.梯形图指令D.功能块指令答案：D解析：功能块指令是PLC编程中的一种重要指令类型，它用于调用预定义的功能块（如计时器、计数器、算术运算等），实现特定的控制功能。输入指令用于读取输入点的状态，输出指令用于控制输出点的状态，梯形图指令是一种图形化的编程方式，用于表示逻辑关系，但它们都不是用于存储固定逻辑关系或程序段的指令。8.在传感器设计中，为了提高传感器的灵敏度和线性度，通常需要（）A.增大传感器的测量范围B.减小传感器的测量范围C.优化传感器的结构参数D.降低传感器的功耗答案：C解析：传感器的灵敏度和线性度与其结构参数密切相关。通过优化传感器的结构参数（如电极形状、材料特性、间隙大小等），可以显著提高传感器的灵敏度和线性度，使其在更宽的测量范围内保持良好的性能。增大或减小传感器的测量范围、降低传感器的功耗虽然也是传感器设计中的考虑因素，但它们与提高灵敏度和线性度的关系不如优化结构参数直接。9.在测控系统中，用于实现远程监控和数据传输的通信方式是（）A.模拟通信B.数字通信C.模拟通信和数字通信D.无线通信答案：B解析：数字通信是现代测控系统中实现远程监控和数据传输的主要通信方式，它具有抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远等优点。模拟通信虽然也是一种通信方式，但由于其易受干扰、传输速率低等缺点，在测控系统中的应用逐渐减少。无线通信是一种数字通信的特定形式，虽然它也具有远程监控和数据传输的能力，但并不是实现这一功能的唯一通信方式。10.在传感器校准过程中，用于确定传感器输出与输入之间对应关系的实验方法是（）A.零点校准B.灵敏度校准C.线性校准D.全程校准答案：D解析：全程校准是传感器校准过程中的一种重要实验方法，它通过在传感器的整个测量范围内进行多点测量，确定传感器输出与输入之间的一一对应关系，从而全面评估传感器的性能。零点校准、灵敏度校准和线性校准虽然也是传感器校准中的具体内容，但它们分别只关注传感器在特定条件下的性能表现，而全程校准则更加全面和系统。11.测控系统中，用于放大微弱信号并提供驱动能力的元件是（）A.传感器B.放大器C.控制器D.执行器答案：B解析：放大器是测控系统中的关键元件之一，其主要功能是将微弱的信号放大到足够的幅度，以便后续处理和驱动其他元件。传感器用于采集信号，控制器用于处理信号和发出控制指令，执行器用于执行控制指令，但它们都不是专门用于放大微弱信号并提供驱动能力的元件。12.在测量系统中，由于测量仪器本身的结构、制造不完善或外界环境的影响而引起的误差称为（）A.系统误差B.随机误差C.粗大误差D.系统误差和随机误差的综合答案：A解析：系统误差是指在重复测量条件下，保持恒定或按确定规律变化的误差，它是由测量仪器本身的结构、制造不完善或外界环境的影响等因素引起的。随机误差、粗大误差以及系统误差和随机误差的综合虽然也会影响测量精度，但它们的来源和特性与系统误差不同。13.下列哪种传感器属于压电式传感器？（）A.光电传感器B.压电传感器C.电容传感器D.磁电传感器答案：B解析：压电传感器是基于压电效应原理进行测量的传感器，当传感器感受到机械应力时，其内部会产生电荷，通过测量电荷的变化即可得到被测量的信息。光电传感器、电容传感器和磁电传感器虽然也是常见的传感器类型，但它们的工作原理与压电传感器不同。14.在数字电路中，用于实现逻辑“与”功能的门电路是（）A.与门B.或门C.非门D.异或门答案：A解析：与门是数字电路中的一种基本逻辑门，它只有当所有输入信号都为高电平时，输出信号才为高电平。或门、非门和异或门虽然也是常见的逻辑门，但它们的功能分别是对输入信号的逻辑“或”、逻辑“非”和逻辑“异或”，与与门的功能不同。15.在数据采集系统中，用于选择多路模拟信号中某一路进行输入的元件是（）A.传感器B.多路选择器C.信号调理电路D.A/D转换器答案：B解析：多路选择器是数据采集系统中的一种重要元件，它用于从多路模拟信号中选择其中一路进行输入，以便后续处理和转换。传感器用于采集模拟信号，信号调理电路用于放大、滤波等处理模拟信号，A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号，但它们都不是用于选择多路模拟信号中某一路进行输入的元件。16.在测控系统中，用于实现对被控对象进行直接控制的元件是（）A.传感器B.执行器C.控制器D.驱动器答案：B解析：执行器是测控系统中用于实现对被控对象进行直接控制的元件，它根据控制器的输出信号，改变被控对象的物理状态，以达到预期的控制效果。传感器用于测量被控对象的参数，控制器用于处理信号和发出控制指令，驱动器用于驱动执行器，但它们都不是直接控制被控对象的元件。17.在PLC控制系统中，用于表示继电器线圈状态的指令是（）A.输入指令B.输出指令C.梯形图指令D.功能块指令答案：B解析：输出指令是PLC编程中的一种重要指令，它用于控制输出点的状态，表示继电器线圈是否通电。输入指令用于读取输入点的状态，梯形图指令是一种图形化的编程方式，用于表示逻辑关系，功能块指令用于调用预定义的功能块，实现特定的控制功能，但它们都不是用于表示继电器线圈状态的指令。18.在传感器设计中，为了提高传感器的稳定性和可靠性，通常需要（）A.增大传感器的测量范围B.减小传感器的测量范围C.提高传感器的精度D.优化传感器的结构参数和使用环境答案：D解析：传感器的稳定性和可靠性与其结构参数和使用环境密切相关。通过优化传感器的结构参数（如材料选择、结构设计等）和使用环境（如温度、湿度、振动等），可以显著提高传感器的稳定性和可靠性，使其在长期运行中保持良好的性能。增大或减小传感器的测量范围、提高传感器的精度虽然也是传感器设计中的考虑因素，但它们与提高稳定性和可靠性的关系不如优化结构参数和使用环境直接。19.在测控系统中，用于实现系统内部各模块之间数据交换的接口是（）A.传感器接口B.执行器接口C.控制器接口D.数据通信接口答案：D解析：数据通信接口是测控系统中实现系统内部各模块之间数据交换的重要接口，它负责在控制器、传感器、执行器等模块之间传输数据和控制信号。传感器接口、执行器接口和控制器接口虽然也是系统中的接口，但它们分别主要用于连接传感器、执行器和控制器，而数据通信接口则更侧重于实现系统内部各模块之间的数据交换。20.在传感器校准过程中，用于确定传感器在特定条件下输出与输入之间对应关系的实验方法是（）A.零点校准B.灵敏度校准C.线性校准D.点校准答案：D解析：点校准是传感器校准过程中的一种实验方法，它通过在传感器的测量范围内选择若干个特定的点进行测量，确定传感器在这些特定点的输出与输入之间的一一对应关系。零点校准、灵敏度校准和线性校准虽然也是传感器校准中的具体内容，但它们分别只关注传感器在特定条件下的性能表现，而点校准则更加灵活和具体，可以根据实际需求选择校准点。二、多选题1.测控系统通常由哪些基本环节组成？（）A.测量环节B.信号处理环节C.控制环节D.执行环节E.人机交互环节答案：ABCD解析：测控系统是一个复杂的系统，通常由多个基本环节组成。测量环节用于采集被控对象的参数，信号处理环节用于放大、滤波、转换等处理测量信号，控制环节用于根据设定值和测量值计算控制指令，执行环节用于执行控制指令，改变被控对象的物理状态。人机交互环节虽然也是测控系统中的组成部分，但它不是系统的核心环节。2.下列哪些因素会影响测量误差？（）A.测量仪器精度B.测量环境条件C.测量人员操作D.被测对象特性E.测量方法选择答案：ABCDE解析：测量误差是指测量结果与真实值之差，它受到多种因素的影响。测量仪器精度、测量环境条件（如温度、湿度、振动等）、测量人员操作（如读数误差、视差等）、被测对象特性（如均匀性、稳定性等）以及测量方法选择（如测量方法是否合适、是否存在系统误差等）都会影响测量误差的大小。3.传感器按测量原理可以分为哪些类型？（）A.电阻式传感器B.电容式传感器C.压电式传感器D.磁电式传感器E.光电式传感器答案：ABCDE解析：传感器按测量原理可以分为多种类型，常见的类型包括电阻式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器和光电式传感器等。这些传感器分别基于不同的物理原理（如电阻变化、电容变化、压电效应、电磁感应和光电效应等）进行测量。4.数字电路中，常用的逻辑门有哪些？（）A.与门B.或门C.非门D.异或门E.同或门答案：ABCDE解析：数字电路中，逻辑门是基本的功能单元，常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门和同或门等。这些逻辑门可以实现不同的逻辑功能，是构成复杂数字电路的基础。5.数据采集系统通常包含哪些主要部件？（）A.传感器B.信号调理电路C.多路选择器D.A/D转换器E.数据处理器答案：ABCDE解析：数据采集系统是一个用于采集、处理和传输模拟信号的系统，它通常包含传感器、信号调理电路、多路选择器、A/D转换器和数据处理器等主要部件。传感器用于采集模拟信号，信号调理电路用于放大、滤波等处理模拟信号，多路选择器用于选择多路模拟信号中某一路进行输入，A/D转换器用于将模拟信号转换为数字信号，数据处理器用于处理和传输数字信号。6.测控系统中，执行器的作用是什么？（）A.采集信号B.放大信号C.处理信号D.执行控制指令E.传输信号答案：BD解析：执行器是测控系统中用于实现对被控对象进行直接控制的元件，它根据控制器的输出信号，改变被控对象的物理状态，以达到预期的控制效果。执行器的主要作用是执行控制指令，而不是采集、放大、处理或传输信号。7.PLC控制系统具有哪些优点？（）A.可靠性高B.可编程性强C.维护方便D.成本低E.控制灵活答案：ABCE解析：PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业控制的数字计算机，它具有可靠性高、可编程性强、维护方便、控制灵活等优点。由于PLC采用模块化设计，可以根据实际需求进行扩展和修改，因此其成本相对较高，而不是成本低。8.传感器校准的目的有哪些？（）A.提高测量精度B.消除系统误差C.确定传感器特性D.延长传感器寿命E.满足标准要求答案：ABCE解析：传感器校准是指通过实验方法确定传感器输出与输入之间对应关系的过程，其目的是提高测量精度、消除系统误差、确定传感器特性，并确保传感器满足相关标准的要求。传感器校准并不能延长传感器寿命。9.测控系统设计需要考虑哪些因素？（）A.测量精度B.系统稳定性C.控制算法D.抗干扰能力E.成本预算答案：ABCDE解析：测控系统设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素。测量精度、系统稳定性、控制算法、抗干扰能力和成本预算等都是需要考虑的重要因素。此外，还需要考虑系统的可靠性、可维护性、安全性等因素。10.下列哪些属于常见的传感器信号调理方法？（）A.信号放大B.信号滤波C.信号转换D.信号线性化E.信号隔离答案：ABCDE解析：传感器信号调理是指对传感器输出的信号进行放大、滤波、转换、线性化、隔离等处理，以便后续处理和显示。常见的传感器信号调理方法包括信号放大、信号滤波、信号转换、信号线性化和信号隔离等。这些处理方法可以消除或减弱噪声干扰，提高信号质量，使传感器输出信号更适合后续处理和显示。11.测控系统中，常用的信号调理电路有哪些？（）A.放大电路B.滤波电路C.转换电路D.线性化电路E.隔离电路答案：ABCDE解析：信号调理电路是测控系统中对传感器输出的信号进行处理的重要环节，常用的信号调理电路包括放大电路、滤波电路、转换电路（如电压/电流转换、AC/DC转换等）、线性化电路和隔离电路等。这些电路可以放大微弱信号、滤除噪声干扰、转换信号类型、提高测量精度、实现信号与系统的隔离，以适应不同的测量和控制需求。12.影响传感器测量精度的因素有哪些？（）A.传感器本身精度B.测量环境条件C.测量方法选择D.被测对象特性E.信号传输方式答案：ABCDE解析：传感器测量精度是指测量结果与真实值之间的接近程度，它受到多种因素的影响。传感器本身精度、测量环境条件（如温度、湿度、振动等）、测量方法选择（如是否存在系统误差、测量方法是否合适等）、被测对象特性（如均匀性、稳定性等）以及信号传输方式（如传输距离、传输介质等）都会影响传感器的测量精度。13.数字电路中，组合逻辑电路的特点有哪些？（）A.输出状态只取决于当前输入状态B.输出状态取决于当前输入状态和电路初始状态C.电路具有记忆功能D.输出状态具有时序性E.电路结构相对简单答案：AE解析：数字电路中，组合逻辑电路的特点是输出状态只取决于当前输入状态，而与电路的过去状态无关，电路不具有记忆功能，输出状态不具有时序性。组合逻辑电路的结构相对简单，通常由逻辑门组成。选项B描述的是时序逻辑电路的特点，选项C和D不是组合逻辑电路的特点。14.数据采集系统的性能指标有哪些？（）A.采样频率B.分辨率C.精度D.稳定性E.抗干扰能力答案：ABCDE解析：数据采集系统的性能指标是评价系统性能的重要依据，主要包括采样频率、分辨率、精度、稳定性和抗干扰能力等。采样频率是指每秒钟对模拟信号进行采样的次数，分辨率是指系统能够分辨的最小信号变化量，精度是指测量结果与真实值之间的接近程度，稳定性是指系统在长时间运行中保持性能稳定的能力，抗干扰能力是指系统抵抗外部干扰的能力。15.测控系统中，人机交互环节的作用是什么？（）A.实现远程监控B.设置系统参数C.显示测量数据D.发出控制指令E.分析控制过程答案：BCDE解析：人机交互环节是测控系统中连接人与系统的桥梁，它用于实现人机之间的信息交换，使人能够方便地操作和控制系统。人机交互环节的作用包括显示测量数据、设置系统参数、发出控制指令和分析控制过程等。实现远程监控虽然也是人机交互的一种形式，但不是其核心作用。16.传感器设计需要考虑哪些因素？（）A.测量范围B.灵敏度C.线性度D.稳定性E.成本答案：ABCDE解析：传感器设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。测量范围、灵敏度、线性度、稳定性、功耗和成本等都是需要考虑的重要因素。不同的应用场景对传感器的性能要求不同，设计者需要根据具体需求进行权衡和选择。17.PLC控制系统中，常用的编程语言有哪些？（）A.梯形图B.指令表C.结构化文本D.功能块图E.顺序功能图答案：ABCDE解析：PLC控制系统中，为了方便编程人员根据不同的需求和习惯进行编程，通常提供了多种编程语言。常用的编程语言包括梯形图、指令表、结构化文本、功能块图和顺序功能图等。梯形图是一种图形化的编程语言，指令表是一种类似于汇编语言的文本编程语言，结构化文本是一种类似于高级语言的文本编程语言，功能块图是一种基于功能块的图形化编程语言，顺序功能图是一种描述程序执行顺序的图形化编程语言。18.测量误差按照性质可以分为哪些类型？（）A.系统误差B.随机误差C.粗大误差D.系统误差和随机误差的综合E.仪表误差答案：ABC解析：测量误差按照性质可以分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类型。系统误差是指在重复测量条件下，保持恒定或按确定规律变化的误差，随机误差是指在重复测量条件下，以不可预知的方式变化的大小和符号的误差，粗大误差是指明显偏离正常测量值的误差。仪表误差是测量仪器本身固有的误差，它属于系统误差的一种。19.测控系统实现自动控制的基本条件有哪些？（）A.具有被控对象B.具有测量元件C.具有控制器D.具有执行元件E.具有反馈回路答案：ABCDE解析：测控系统实现自动控制需要满足一定的基本条件。首先，系统必须具有被控对象，即需要控制其某个或某些物理量的对象；其次，系统必须具有测量元件，用于测量被控对象的参数；再次，系统必须具有控制器，用于根据测量值和设定值计算控制指令；此外，系统必须具有执行元件，用于执行控制指令；最后，系统通常需要具有反馈回路，将测量值反馈给控制器，形成闭环控制。只有满足这些条件，测控系统才能实现自动控制。20.传感器标定的方法有哪些？（）A.替代法B.比较法C.直线拟合法D.最小二乘法E.误差分析法答案：ABCDE解析：传感器标定是确定传感器输出与输入之间对应关系的过程，常用的标定方法包括替代法、比较法、直线拟合法、最小二乘法和误差分析法等。替代法是指用已知精度的标准传感器替代待标定传感器进行测量，比较法是指将待标定传感器与已知精度的标准传感器同时测量同一物理量，直线拟合法是指用直线方程拟合传感器在不同输入下的输出值，最小二乘法是一种数学优化技术，用于寻找最佳拟合参数，误差分析法是指分析传感器测量结果与标准值之间的误差，并据此修正传感器特性。三、判断题1.测控系统的目的是实现对被控对象的精确测量和自动控制（）答案：正确解析：测控系统（测量与控制系统的简称）综合运用测量技术和控制技术，其根本目的是获取被控对象的状态信息（测量），并根据这些信息和预设的目标，通过控制器发出指令，驱动执行机构去改变被控对象的状态，使其按照期望的方式运行（控制）。因此，精确测量和自动控制是测控系统的两大核心功能，题目表述准确。2.传感器是将非电物理量转换为电信号的装置（）答案：正确解析：传感器的基本定义就是能够感受规定的被测量，并按照一定的规律将其转换为可测量电信号的装置。这个定义明确指出了传感器的核心功能是将非电量（如温度、压力、位移、光等）转换为电量（如电压、电流、电阻、电容等），以便后续处理和应用。因此，题目表述正确。3.数字电路中的逻辑门只能实现简单的逻辑运算（）答案：错误解析：数字电路中的逻辑门虽然可以实现基本的逻辑运算（与、或、非、异或、同或等），但它们是构成复杂数字电路和系统的基础。通过将多个逻辑门以特定的方式组合起来，可以构建出具有复杂逻辑功能的组合逻辑电路和时序逻辑电路，例如加法器、编码器、译码器、存储器、计数器等。因此，逻辑门的功能并不仅仅是简单的逻辑运算，它们是构建复杂逻辑功能的基础。题目表述过于片面，故错误。4.数据采集系统的核心是A/D转换器（）答案：正确解析：数据采集系统（DataAcquisitionSystem,DAQ）的主要任务是采集模拟信号并将其转换为数字信号，以便计算机或其他数字系统进行处理。A/D转换器（Analog-to-DigitalConverter）正是实现模拟信号到数字信号转换的核心部件。虽然DAQ系统还包括传感器、信号调理电路、多路开关、数据传输接口等，但A/D转换器的性能（如采样率、分辨率、精度等）直接决定了整个数据采集系统的性能，是系统的关键所在。因此，题目表述正确。5.测控系统的精度主要取决于传感器的精度（）答案：正确解析：在测控系统中，传感器是直接接触被测对象并获取信息的元件，其精度决定了能够测量到的最小误差量。通常情况下，系统的总精度受到各个环节误差的影响，但传感器的误差往往是其中最大的误差来源之一。如果传感器的精度不高，即使控制器和控制算法再完善，执行器再精确，整个系统的最终精度也难以提高。因此，传感器的精度对测控系统的精度起着决定性的作用，题目表述正确。6.PLC（可编程逻辑控制器）是一种只能进行逻辑控制的计算机（）答案：错误解析：PLC是一种专为工业控制应用设计的数字计算机，它虽然以逻辑控制为主要功能（可以实现各种逻辑运算、定时、计数等），但它的功能远不止于此。现代PLC通常还具备模拟量输入输出、通信联网、运动控制、过程控制、人机界面（HMI）接口等多种功能，可以用于各种复杂的工业控制任务，而不仅仅是简单的逻辑控制。因此，题目表述过于片面，故错误。7.传感器校准的目的是为了提高传感器的灵敏度（）答案：错误解析：传感器校准的主要目的是确定传感器输出与输入之间准确的对应关系，即校准曲线，从而消除或减小系统误差，提高测量的准确度和精度，确保测量结果的可追溯性。校准本身并不一定直接提高传感器的灵敏度（灵敏度是指输入变化引起输出变化的程度），但通过精确校准，可以更准确地利用传感器的灵敏度进行测量。校准的重点在于准确性和精度，而非灵敏度的提升。因此，题目表述错误。8.测控系统设计时，只需要考虑测量精度，不需要考虑成本（）答案：错误解析：测控系统设计是一个需要综合考虑多种因素的复杂过程，测量精度固然是重要的性能指标之一，但成本也是必须考虑的关键因素。在实际应用中，需要在满足性能要求的前提下，尽可能降低系统的成本。有时为了追求极高的精度，可能会使系统成本大幅增加，这时就需要根据具体的应用场景和需求进行权衡。因此，只考虑测量精度而忽略成本是不合理的，题目表述错误。9.信号调理电路的作用是放大和滤波信号（）答案：正确解析：信号调理电路是测控系统中对传感器输出的信号进行处理的重要环节，其主要目的是将信号调整到适合后续处理（如A/D转换、传输等）的形式。常见的信号调理任务包括放大微弱的信号、滤除噪声和干扰、转换信号类型（如电压/电流转换）、线性化非线性响应等。放大和滤波是信号调理中最基本和最常见的功能，用于提高信号质量，确保后续环节能够准确地接收和处理信号。因此，题目表述正确。