2025年设备仪器试卷附答案

2025年设备仪器试卷附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列设备仪器中，属于“检测类仪器”的是：A.伺服电机B.温度控制器C.红外测温仪D.气动执行阀2.某应变式压力传感器的灵敏度为2.1mV/MPa，当被测压力从0MPa升至5MPa时，输出电压变化量为：A.8.4mVB.10.5mVC.12.6mVD.14.7mV3.关于仪器校准与检定的区别，正确的描述是：A.校准需依据法定标准，检定可自行制定规范B.校准给出量值误差，检定判定是否符合法定要求C.校准结果具有法律效力，检定仅为参考D.校准适用于强制检定设备，检定适用于非强制设备4.某数字万用表的精度指标为“±(0.5%读数+3字)”，用其20V量程测量15V电压时，最大绝对误差为：A.0.075VB.0.105VC.0.135VD.0.165V5.下列传感器中，基于热电效应工作的是：A.热电偶B.压电加速度计C.电容式位移传感器D.霍尔电流传感器6.设备仪器的“漂移”现象主要由以下哪种因素引起？A.环境温度波动B.被测信号频率过高C.操作人员读数误差D.电源电压稳定7.某电子天平的分度值为0.1mg，最大称量为200g，其精度等级（按JJG1036-2008）应标注为：A.Ⅰ级（特种准确度）B.Ⅱ级（高准确度）C.Ⅲ级（中准确度）D.Ⅳ级（普通准确度）8.示波器的“触发释抑”功能主要用于解决：A.高频信号衰减问题B.复杂波形稳定显示问题C.输入阻抗不匹配问题D.垂直灵敏度校准问题9.压力传感器的“线性度”是指：A.输出信号与输入压力的实际曲线与理想直线的最大偏差B.满量程输出变化与温度变化的比值C.重复测量同一压力时输出的一致性D.传感器能检测到的最小压力变化10.设备仪器的“MTBF”（平均无故障时间）主要用于衡量：A.维修便捷性B.可靠性C.测量精度D.环境适应性二、填空题（每题3分，共15分）1.设备仪器的基本组成通常包括敏感元件、转换元件、信号调理电路和______四部分。2.热电偶的冷端补偿方法主要有冰浴法、电桥补偿法和______。3.数字式仪器的“分辨率”是指其能显示的______输入量变化值。4.设备校准周期的确定需综合考虑使用频率、环境条件、______和历史故障数据。5.压力仪表的“量程迁移”是指通过调整使仪表的测量范围______（填“上移”“下移”或“偏移”）原零点。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述电子天平的“去皮”功能与“清零”功能的区别，并说明实际操作中如何正确使用。2.分析电感式位移传感器的工作原理，列举其典型应用场景（至少2个）。3.某实验室的pH计在测量标准缓冲溶液（pH=4.01）时显示值为3.85，可能的故障原因有哪些？请提出排查步骤。四、计算题（每题10分，共20分）1.一台量程为0~100kPa的压力变送器，精度等级为0.5级（引用误差），现测量某点压力，显示值为75kPa。计算该测量值的最大绝对误差和相对误差（保留3位小数）。2.用某万用表（量程0~200mA，精度±(1.0%读数+2字)）测量直流电流，5次重复测量结果为：123.5mA、123.8mA、123.2mA、123.6mA、123.4mA。计算测量结果的A类不确定度（按贝塞尔公式，置信概率95%时t因子取2.78）和B类不确定度，并合成总不确定度（2字对应0.2mA）。五、综合分析题（15分）某工厂的温度控制系统中，Pt100热电阻（0℃时电阻为100Ω，温度系数α=0.00385Ω/(Ω·℃)）与温度变送器配套使用，变送器输入范围为0~100Ω，输出信号为4~20mA。近期发现温度显示值比实际值偏低5℃，且偏差随温度升高逐渐增大。请分析可能的故障原因，并设计排查流程（需包含关键检测步骤和判断依据）。答案一、单项选择题1.C2.B（2.1×5=10.5）3.B4.C（0.5%×15=0.075V；3字对应20V量程的最小分度值为0.01V，3字即0.03V；总误差0.075+0.03=0.105V？修正：20V量程的分辨率通常为0.01V，3字即0.03V，0.5%×15=0.075V，合计0.105V？原题选项可能有误，正确应为B。但根据常规万用表精度计算，“字”指最后一位的分度值，20V量程一般为0.01V/字，3字即0.03V，故0.5%×15=0.075V，总误差0.075+0.03=0.105V，选B。但原题选项B为0.105V，正确。）（注：经核查，第4题正确计算应为：0.5%×15V=0.075V，3字对应20V量程的最小分度值为0.01V（即20V/2000字=0.01V/字），3字为0.03V，总绝对误差=0.075+0.03=0.105V，故正确选项为B。）4.B5.A6.A7.B（电子天平分度值0.1mg=1×10⁻⁴g，最大称量200g，分度值与最大称量比为1×10⁻⁴/200=5×10⁻⁷，符合Ⅱ级标准）8.B9.A10.B二、填空题1.输出接口（或显示单元）2.软件补偿法（或温度传感器补偿法）3.最小可分辨4.仪器精度要求（或计量特性）5.偏移（或相对于）三、简答题1.区别：“去皮”功能用于扣除容器或载物台的重量，使后续测量结果仅显示被称物的净重（此时零点偏移至容器重量）；“清零”功能是将当前测量值设为零点（通常用于消除初始偏差，如环境振动引起的微小重量）。正确使用：测量前先清零（消除初始误差），放置容器后按“去皮”键，再添加被称物，直接显示净重；若容器重量超过量程或需重新测量，需先“清零”再操作。2.工作原理：电感式位移传感器基于电磁感应原理，当被测物体位移引起磁路磁阻变化时，线圈电感量随之改变，通过测量电感变化量（或转化为电压/电流信号）得到位移量。典型应用：机械零件尺寸检测（如轴类零件直径测量）、机床刀具磨损监测、汽车节气门位置检测。3.可能故障原因：①pH电极老化（玻璃膜污染或失效）；②温度补偿设置错误（未输入当前溶液温度）；③校准液失效（超过有效期或保存不当）；④电极参比液缺失（内充液不足）；⑤仪器电路故障（信号放大模块异常）。排查步骤：①检查校准液是否在有效期内，更换新的pH=4.01标准液重新校准；②清洗pH电极（用3mol/LKCl溶液浸泡），检查参比液是否充足（应高于液面2/3）；③测量已知温度的标准液，确认温度补偿是否开启并输入正确温度；④用备用电极替换，观察显示值是否恢复正常（若正常则原电极故障）；⑤若上述步骤无效，联系专业人员检测仪器内部电路。四、计算题1.最大绝对误差=量程×精度等级%=100kPa×0.5%=0.5kPa；相对误差=（绝对误差/测量值）×100%=（0.5/75）×100%≈0.667%。2.A类不确定度：测量平均值=（123.5+123.8+123.2+123.6+123.4）/5=123.5mA；残差平方和=（-0.0）²+（+0.3）²+（-0.3）²+（+0.1）²+（-0.1）²=0.0+0.09+0.09+0.01+0.01=0.2；标准偏差s=√(0.2/(5-1))=√0.05≈0.2236mA；A类不确定度u_A=s×t/√n=0.2236×2.78/√5≈0.2236×2.78/2.236≈0.278mA（保留3位小数）。B类不确定度：仪器误差=±(1.0%×123.5+2×0.1)=±(1.235+0.2)=±1.435mA（注：“2字”对应0.1mA/字时为0.2mA，若量程200mA对应2000字，则1字=0.1mA，2字=0.2mA）；按均匀分布，k=√3，u_B=1.435/√3≈0.828mA。总不确定度u=√(u_A²+u_B²)=√(0.278²+0.828²)=√(0.077+0.686)=√0.763≈0.873mA。五、综合分析题可能故障原因：①Pt100热电阻局部短路（如绝缘层破损导致部分电阻被旁路，实际电阻值低于理论值）；②温度变送器输入校准错误（输入范围未正确配置为0~100Ω，导致信号转换偏差）；③连接导线电阻过大（热电阻采用两线制接法时，导线电阻随温度升高增大，导致测量电阻包含导线电阻）；④变送器内部元件老化（如基准电阻漂移，导致4~20mA输出与输入电阻非线性）。排查流程：1.确认接线方式：检查热电阻与变送器的连接方式（三线制/四线制）。若为两线制，导线电阻会随温度升高而增大（铜导线温度系数约0.004Ω/(Ω·℃)），导致测量电阻偏高（但题目中显示值偏低，可能不匹配，需进一步分析）。2.测量热电阻实际电阻：断开变送器，用高精度万用表测量Pt100在已知温度点（如0℃冰浴、100℃沸水）的电阻值。-0℃时理论电阻100Ω，若实测值小于100Ω（如98Ω），则热电阻存在短路故障；-100℃时理论电阻100×(1+0.00385×100)=138.5Ω，若实测值与理论值偏差随温度升高增大（如100℃时实测135Ω），则可能为局部短路或老化。3.检测变送器输入输出特性：输入已知电阻值（如50Ω、100Ω），测量变送器输出电流：-50Ω对应(50/100)×(20-4)+4=12mA，若输出偏低（如11mA），则变送器输入校准错误或内部基准漂移；-100Ω对应20mA，若输出正常但中间点偏差，可能为非线性故障。4.检查导线电阻：用万用表测量连接