2025年大学（自动化）检测技术与仪表进阶综合测试卷及评分标准

2025年大学（自动化）检测技术与仪表进阶综合测试卷及评分标准

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.以下哪种传感器不属于基于物理效应的传感器？（）A.应变片传感器B.压电传感器C.光纤传感器D.霍尔传感器2.对于一个线性度良好的传感器，其输出与输入之间的关系为（）A.非线性关系B.线性关系C.指数关系D.对数关系3.测量系统的静态特性不包括以下哪一项？（）A.精度B.重复性C.响应时间D.灵敏度4.以下哪种滤波器可以有效抑制高频噪声？（）A.低通滤波器B.高通滤波器C.带通滤波器D.带阻滤波器5.智能传感器的核心是（）A.微处理器B.敏感元件C.信号调理电路D.通信接口6.在自动化检测系统中，数据采集的顺序是（）A.采样、量化、编码B.量化、采样、编码C.编码、采样、量化D.采样、编码、量化第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（每题5分，共20分）答题要求：请在每题的横线上填上正确答案。1.传感器的静态特性指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、______等。2.热电偶的工作原理是基于______效应。3.常用的数字滤波方法有______滤波、中值滤波、限幅滤波等。4.自动化检测系统一般由传感器、信号调理电路、______、显示记录装置等组成。（二）简答题（每题10分，共20分）答题要求：简要回答问题，内容应准确、清晰、有条理。1.简述传感器的分类方法。2.说明测量系统动态特性的主要指标及其含义。（三）分析题（每题15分，共15分）答题要求：结合所学知识，对给定的问题进行分析和解答，要有分析过程和结论。材料：有一个测量温度的传感器，其输出信号为电压信号，在不同温度下的输出电压值如下：温度为20℃时，输出电压为1V；温度为30℃时，输出电压为1.5V；温度为40℃时，输出电压为2V。已知该传感器的灵敏度为0.05V/℃。问题：计算该传感器在25℃时的理论输出电压值，并分析其与实际测量值可能存在误差的原因。（四）设计题（每题15分，共15分）答题要求：根据题目要求，设计一个自动化检测系统或相关电路等，要说明设计思路、原理、主要组成部分及工作过程等。材料：要设计一个用于检测某生产线上产品重量的自动化检测系统，要求能够实时显示产品重量，并将数据传输到上位机进行存储和分析。问题：请设计该自动化检测系统，说明主要组成部分及其功能。（五）综合应用题（每题20分，共20分）答题要求：综合运用所学知识，解决实际问题，要有详细的解题步骤和结果。材料：有一个控制系统，需要对温度进行精确控制。采用了一个温度传感器测量温度，其输出信号经过放大、滤波等处理后送入控制器。控制器根据设定温度与测量温度的差值，通过PID算法调节加热装置的功率，以实现温度的稳定控制。已知温度传感器的测量范围为0℃-100℃，灵敏度为0.1mV/℃，放大倍数为100，设定温度为50℃。问题：当测量温度为45℃时，计算传感器的输出电压值、放大后的电压值以及控制器根据PID算法应如何调节加热装置功率？答案：第I卷：1.C2.B3.C4.A5.A6.A第II卷：（一）1.零点输出2.热电3.均值4.数据采集装置（二）1.按工作原理分，有物理传感器、化学传感器、生物传感器等；按被测量分，有温度传感器、压力传感器、位移传感器等；按输出信号分，有模拟传感器、数字传感器等；按基本效应分，有应变式传感器、压电式传感器等；按构成分，有基本型传感器、组合型传感器、应用型传感器。2.动态特性指标主要有响应时间，指系统受到阶跃输入后，输出达到稳态值的规定范围所需的时间；上升时间，指系统响应从零开始到首次达到稳态值的规定范围所需的时间；峰值时间，指系统响应超过稳态值达到第一个峰值所需的时间；超调量，指系统响应超过稳态值的最大偏差与稳态值之比。（三）灵敏度为0.05V/℃，25℃时相对于20℃升高了5℃。则理论输出电压值为1+0.05×5=1.25V。误差原因可能有传感器本身的非线性、环境干扰、测量电路的噪声、信号传输过程中的损耗等。（四）主要组成部分：称重传感器，用于测量产品重量并转换为电信号；信号调理电路，对传感器输出信号进行放大、滤波等处理；数据采集模块，采集处理后的信号；显示模块，实时显示产品重量；通信模块，将重量数据传输到上位机。工作过程：称重传感器检测产品重量转化为电信号，经信号调理电路处理后由数据采集模块采集，显示模块显示重量，通信模块将数据传输至上