2025年大学（测控技术与仪器）检测技术基础测试试题及答案

2025年大学（测控技术与仪器）检测技术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）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.热电偶传感器C.气敏传感器D.压电传感器答案：C2.测量系统的静态特性中，反映测量系统对被测量微小变化的分辨能力的是（）A.线性度B.灵敏度C.分辨率D.迟滞答案：C3.对于一阶测量系统，其时间常数越小，则系统的响应特性（）A.越慢B.越快C.不变D.不确定答案：B4.以下哪种滤波器属于数字滤波器？（）A.RC低通滤波器B.巴特沃斯滤波器C.FIR滤波器D.LC带通滤波器答案：C5.某测量系统的输入为x，输出为y，其传递函数为H(s)，则y(t)与x(t)的关系为（）A.y(t)=H(s)x(t)B.y(t)=H(s)x(t)C.y(t)=L⁻¹[H(s)X(s)]D.y(t)=L[H(s)X(s)]答案：C6.当用万用表测量电压时，若表头内阻为Rg，满偏电流为Ig，量程为U，现要扩大量程为nU，则应串联的电阻值为（）A.(n-1)RgB.nRgC.Rg/nD.Rg/(n-1)答案：A7.以下哪种传感器常用于测量加速度？（）A.霍尔传感器B.光纤传感器C.应变片传感器D.压阻式加速度传感器答案：D8.信号的频谱是指信号在（）上的分布。A.时间B.频率C.幅值D.相位答案：B9.某传感器的输出信号为4-20mA的电流信号，现要将其转换为0-5V的电压信号，应采用的电路是（）A.电压跟随器B.电流-电压变换器C.差分放大器D.积分器答案：B10.测量误差按其性质可分为（）A.绝对误差和相对误差B.系统误差、随机误差和粗大误差C.动态误差和静态误差D.基本误差和附加误差答案：B第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（共10分，每空1分）1.传感器一般由敏感元件、转换元件和______组成。答案：基本转换电路2.测量系统的动态特性主要由其______和______来描述。答案：传递函数、频率响应函数3.滤波器的截止频率是指滤波器的______下降到其最大值的______时所对应的频率。答案：幅值、0.7074.信号的时域描述是以______为自变量描述信号随时间的变化规律，信号的频域描述是以______为自变量描述信号的频率结构。答案：时间、频率5.测量误差的表示方法有______、______和引用误差。答案：绝对误差、相对误差6.某二阶测量系统的固有频率为ωn，阻尼比为ζ，当ζ=______时，系统的响应无振荡，称为______响应。答案：1、临界阻尼7.数字信号处理的主要步骤包括信号采样、______和______。答案：量化、编码8.传感器的静态特性指标主要有线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和______。答案：零点输出9.热电偶的工作原理是基于______效应。答案：热电10.常用的信号调理电路有放大器、滤波器、______和______等。答案：电桥、调制解调器三、简答题（共20分，每题5分）1.简述传感器的定义和作用。答案：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。其作用是将各种非电量（如温度、压力、位移等）转换为电量（如电压、电流、电阻等），以便于后续的测量、处理和控制。2.什么是测量系统的线性度？如何提高测量系统的线性度？答案：线性度是指测量系统的输出与输入之间保持线性关系的程度。提高测量系统线性度的方法有：采用线性化电路，如对数放大器、反对数放大器等；对传感器进行非线性补偿；选择线性度好的传感器和测量电路等。3.简述数字滤波器的优点。答案：数字滤波器的优点有：精度高，可通过编程实现任意精度；稳定性好，受环境影响小；灵活性强，可方便地改变滤波特性；可实现多通道滤波；便于集成化和智能化等。4.什么是信号的调制与解调？为什么要进行信号的调制与解调？答案：信号的调制是指将低频信号加载到高频载波信号上的过程，解调是指从已调制信号中恢复出原始低频信号的过程。进行信号调制与解调的原因主要有：便于信号的传输，可提高传输效率和抗干扰能力；便于信号的频谱搬移，实现多路复用等。四、分析题（共20分，每题10分）材料：有一测量温度用的热电偶传感器，其输出的热电势与温度的关系为E=at+bt²，其中a、b为常数。现用该热电偶测量某一温度范围的温度，已知在温度t1时，热电势为E1，在温度t2时，热电势为E2。1.试推导该热电偶输出热电势与温度的线性化表达式。答案：设温度t与热电势E的线性关系为E=kt+c。将t1、E1和t2、E2代入可得：E1=kt1+c，E2=kt2+c。解方程组可得：k=(E2-E1)/(t2-t1)，c=E1-kt1。所以线性化表达式为E=(E2-E1)/(t2-t1)t+E1-(E2-E1)/(t2-t1)t1。材料：有一测量系统，其传递函数为H(s)=1/(Ts+1)，输入信号为x(t)=Asin(ωt)。2.求该测量系统的稳态输出y(t)。答案：首先对输入信号进行拉普拉斯变换X(s)=Aω/(s²+ω²)。然后根据传递函数可得Y(s)=H(s)X(s)=Aω/[(s²+ω²)(Ts+1)]。对Y(s)进行拉普拉斯反变换，利用部分分式法等可得稳态输出y(t)=Aω/√(1+T²ω²)sin(ωt-arctan(Tω))。五、设计题（共20分）设计一个测量压力的系统，要求：1.采用应变片传感器作为敏感元件，简述其工作原理。（5分）答案：应变片传感器的工作原理是基于应变效应。当应变片受到外力作用产生应变时，其电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化来测量外力引起的应变，进而测量压力。通常将应变片粘贴在弹性元件上，弹性元件在外力作用下产生变形，带动应变片变形，从而实现压力到电阻变化的转换。2.设计信号调理电路，将应变片传感器输出的电阻变化转换为电压变化，并说明电路的工作原理。（10分）答案：可采用电桥电路作为信号调理电路。电桥由四个电阻组成，应变片传感器的电阻作为电桥的一个桥臂。当应变片电阻变化时，电桥失去平衡，输出一个与电阻变化成正比的电压信号。电桥的输出电压Uo=(R1R4-R2R3)/(R1+R2)(R3+R4)E，其中R1、R2、R3、R4为电桥电阻，E为电源电压。当应变片电阻变化时，电桥输出电压也相应变化，实现了电阻变化到电压变化的转换。3.