2025年大学（测控技术与仪器）测控系统设计基础测试试题及答案

2025年大学（测控技术与仪器）测控系统设计基础测试试题及答案

（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：本卷共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，错误的是（）A.测控系统是自动化技术的核心组成部分B.它主要用于对各种物理量进行测量和控制C.只包括硬件部分，不涉及软件D.广泛应用于工业、农业、航空航天等领域2.测控系统的基本组成部分不包括（）A.传感器B.控制器C.执行机构D.网络服务器3.传感器的作用是（）A.将非电量转换为电量B.对电量进行放大处理C.执行控制命令D.存储测量数据4.下列哪种传感器属于有源传感器（）A.应变片B.热电偶C.光敏电阻D.压电陶瓷5.控制器在测控系统中的主要功能是（）A.采集数据B.信号转换C.数据分析与处理D.驱动执行机构6.PID控制器中，I代表的是（）A.比例B.积分C.微分D.增益7.测控系统的精度主要取决于（）A.传感器的精度B.控制器的性能C.执行机构的精度D.以上所有部分8.闭环测控系统与开环测控系统相比，其优点是（）A.结构简单B.成本低C.能自动纠正偏差D.响应速度快9.数据采集系统中，采样频率的选择应（）A.越高越好B.越低越好C.根据被测信号频率合理选择D.与系统硬件无关10.对于一个线性测控系统，其灵敏度（）A.为常数B.随输入信号变化C.随输出信号变化D.与系统结构无关第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每空2分。请将答案填写在题中的横线上。1.测控系统按信号类型可分为______测控系统和______测控系统。2.传感器的静态特性指标主要有______、______、重复性、迟滞等。3.常用的控制算法除了PID算法外，还有______算法、______算法等。4.数据采集系统中，抗干扰的措施主要有______、______、数字滤波等。5.测控系统的可靠性通常用______和______来衡量。三、简答题（共20分）答题要求：简要回答下列问题。1.简述测控系统的设计原则。（8分）2.说明传感器选型时需要考虑的因素。（12分）四、分析题（共20分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某温度测控系统采用热电偶作为传感器，将温度信号转换为电压信号，经过放大器放大后送入单片机进行处理。单片机根据预设的温度值与测量值进行比较，通过PID算法控制加热装置，使温度保持在设定值。1.请分析该测控系统的工作原理。（10分）2.若测量结果出现较大偏差，可能的原因有哪些？（10分）五、设计题（共20分）答题要求：设计一个简单的液位测控系统，要求包括传感器、控制器、执行机构，并说明各部分的选型及工作过程。答案：第I卷答案1.C2.D3.A4.B5.C6.B7.D8.C9.C10.A第II卷答案二、填空题1.模拟量；数字量2.精度；灵敏度3.模糊控制；神经网络控制4.屏蔽技术；接地技术5.可靠度；失效率三、简答题1.测控系统的设计原则包括：可靠性原则，确保系统能长期稳定运行；精度原则，满足测量和控制的精度要求；实时性原则，能及时响应并处理信号；经济性原则，在满足性能的前提下降低成本；开放性原则，便于与其他系统集成和扩展功能。2.传感器选型时需考虑的因素有：测量精度，要满足实际测量要求；测量范围，与被测物理量的范围匹配；灵敏度，能检测到足够小的变化；响应特性，包括响应时间和上升时间等；稳定性与可靠性，保证长期稳定工作；抗干扰能力，抵抗外界干扰；尺寸与安装方式，适应实际安装环境；成本，在满足性能下尽量降低成本。四、分析题1.该测控系统工作原理为：热电偶将温度转换为电压信号，放大器放大后送入单片机。单片机将测量值与预设值比较，通过PID算法计算控制量，控制加热装置，使温度保持在设定值。2.测量结果出现较大偏差的可能原因有：热电偶损坏，无法准确测量温度；放大器故障，导致信号放大异常；单片机程序错误，PID参数设置不当；加热装置性能不佳，无法有效控制温度；外界干扰影响了传感器信号采集或系统控制。五、设计题液位测控系统设计：传感器选用超声波液位传感器，利用超声波反射原理测量液位高度，精度高、非接触式测量。控制器采用单片机，接收传感器