2025年大学（测控技术与仪器）测控系统设计测试题及答案

2025年大学（测控技术与仪器）测控系统设计测试题及答案

（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：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.以下关于测控系统的说法，正确的是（）A.测控系统只能用于工业生产B.测控系统不包括软件部分C.测控系统的核心是传感器D.测控系统能对被测对象进行测量和控制2.测量某温度时，传感器输出信号存在一定的噪声干扰，这主要影响了测控系统的（）A.可靠性B.实时性C.准确性D.稳定性3.下列哪种信号调理电路可用于将微弱的电压信号放大并转换为标准的电流信号（）A.电压跟随器B.差动放大器C.电流-电压变换器D.电压-电流变换器4.在测控系统中，采用数字滤波算法的主要目的是（）A.提高系统的响应速度B.降低硬件成本C.消除或减弱干扰信号D.增加系统的灵活性5.某测控系统需要测量0-100V的电压，要求测量精度达到0.1%，应选择的A/D转换器位数至少为（）A.8位B.10位C.12位D.16位6.以下不属于常用的控制算法的是（）A.PID控制算法B.模糊控制算法C.牛顿迭代法D.神经网络控制算法7.对于一个闭环测控系统，反馈环节的作用是（）A.提高系统的增益B.改善系统的动态性能C.检测输入信号D.将输出信号送回输入端与输入信号比较8.某测控系统采用RS-232接口进行数据传输，其传输距离一般在（）A.几米以内B.几十米C.几百米D.几千米9.在设计测控系统的电源电路时，为了获得稳定的直流电压输出，通常采用（）A.变压器B.整流二极管C.稳压芯片D.电容10.以下关于传感器的说法错误的是（）A.传感器是测控系统的首要环节B.传感器的精度直接影响测控系统的精度C.传感器的输出信号都是数字信号D.不同类型的传感器适用于不同的测量对象第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每空2分，共20分）1.测控系统一般由______、______、信号调理电路、数据采集与处理电路、控制决策与执行机构等部分组成。2.传感器的静态特性指标主要有______、______、重复性、迟滞等。3.A/D转换器的主要性能指标包括分辨率、______、转换时间______等。4.常用的通信接口有______、USB接口、IEEE488接口等。5.PID控制算法中的三个参数分别是______、______、______。三、简答题（每题10分，共20分）1.简述测控系统中信号调理电路的作用。2.说明闭环测控系统的工作原理。四、分析题（每题15分，共30分）材料：某温度测控系统，采用热电偶作为传感器，将温度信号转换为微弱的电压信号。经过信号调理电路放大后，送入A/D转换器进行数字化处理，然后通过微处理器进行数据处理和分析，根据控制算法得出控制量，控制加热或制冷设备来调节温度。1.分析该温度测控系统中可能存在的干扰因素，并提出相应的抗干扰措施。2.若该系统要求温度控制精度为±0.5℃，现有A/D转换器分辨率为12位，满量程输入电压为5V，试计算该系统能检测到的最小温度变化量。五、设计题（20分）设计一个简单的液位测控系统，要求能够实时测量液位高度，并在液位超出设定上限或低于设定下限时进行报警。画出系统的原理框图，并简要说明各部分的作用。答案：一、选择题1.D2.C3.D4.C5.C6.C7.D8.B9.C10.C二、填空题1.传感器；变送器2.灵敏度；线性度3.精度；转换速率4.RS-232接口5.Kp；Ki；Kd三、简答题1.信号调理电路的作用是将传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、隔离、线性化等处理，使其成为适合后续电路处理的信号，提高信号的质量和可靠性。2.闭环测控系统的工作原理是：传感器将被测对象的信息检测出来并转换为电信号，经过信号调理后送入数据采集与处理电路，处理后的信号与给定值进行比较，得到偏差信号，然后根据控制算法对偏差信号进行处理，产生控制信号，驱动执行机构对被测对象进行控制，使被测对象的输出量趋近于给定值。四、分析题1.干扰因素可能有：热电偶冷端温度变化引起的误差、电源干扰、电磁干扰等。抗干扰措施：采用冷端温度补偿电路消除冷端温度变化影响；对电源进行滤波处理；采用屏蔽线传输信号，对电路进行电磁屏蔽等。2.A/D转换器分辨率为12位，满量程输入电压为5V，则最小分辨电压为5V/2^12=5V/4096≈0.00122V。假设温度与电压呈线性关系，若系统要求温度控制精度为±0.5℃，设温度变化量与电压变化量的比例系数为k，则最小温度变化量为0.00122V/k=0.5℃，可根据具体的温度-电压关系求出k后算出最小温度变化量。五、设计题原理框图：包括液位传感器、信号