2025年大学（自动化）检测技术与仪表试题及答案

2025年大学（自动化）检测技术与仪表试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：本卷共20小题，每小题2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.光纤传感器D.霍尔传感器2.测量系统的静态特性不包括以下哪一项？（）A.线性度B.灵敏度C.响应时间D.重复性3.某压力传感器的量程为0-10MPa，精度等级为0.5级，则其最大允许误差为（）A.0.05MPaB.0.1MPaC.0.5MPaD.5MPa4.下列哪种滤波器可以有效抑制50Hz工频干扰？（）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.对于一阶测量系统，其时间常数越小，则系统的响应（）A.越慢B.越快C.不变D.不确定6.传感器的输出信号调理电路不包括以下哪种功能？（）A.放大B.滤波C.线性化D.数据存储7.以下哪种温度传感器的精度最高？（）A.热电偶B.热电阻C.热敏电阻D.集成温度传感器8.测量液位的电容式传感器，当液位升高时，电容值（）A.增大B.减小C.不变D.不确定9.某数字式仪表的分辨率为0.01%，则其能分辨的最小变化量为（）A.0.01B.0.001C.0.0001D.0.0000110.压电式传感器常用于测量（）A.压力B.温度C.流量D.位移11.以下哪种传感器不属于有源传感器？（）A.压电式传感器B.应变片传感器C.光电传感器D.霍尔传感器12.测量系统的动态特性主要用（）来描述。A.传递函数B.频率响应函数C.脉冲响应函数D.以上都是13.某传感器的灵敏度为2mV/℃，当温度变化5℃时，输出电压变化量为（）A.2mVB.5mVC.10mVD.20mV14.以下哪种数据采集系统可以实现多通道同步采集？（）A.并行采集系统B.串行采集系统C.分布式采集系统D.以上都可以15.光纤传感器利用了光纤的（）特性。A.传光B.传感C.传光和传感D.以上都不是16.对于二阶测量系统，其阻尼比ζ=1时，系统处于（）状态。A.欠阻尼B.过阻尼C.临界阻尼D.无阻尼17.以下哪种传感器可用于检测气体浓度？（）A.气敏传感器B.湿敏传感器C.磁敏传感器D.力敏传感器18.某传感器的线性度为±0.2%，则其非线性误差最大为（）A.0.2%B.0.4%C.0.1%D.0.01%19.测量转速的传感器一般不包括以下哪种？（）A.磁电式传感器B.光电式传感器C.压电式传感器D.霍尔传感器20.数据采集系统中的采样频率越高，则（）A.采集的数据越准确B.采集的数据越完整C.对系统硬件要求越高D.以上都是第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请在每题的空格中填上正确答案。1.传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的______。2.测量系统的动态特性包括______、______和______等。3.热电偶的热电势由______和______组成。4.常用的滤波电路有______、______、______和______等。5.数据采集系统一般由______、______、______和______等部分组成。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述传感器的组成及各部分作用。2.什么是测量系统的静态特性？主要包括哪些指标？3.说明一阶测量系统的传递函数及时间常数的物理意义。4.简述电容式传感器的工作原理及特点。（三）计算题（共15分）答题要求：本大题共2小题，第1题7分，第2题8分。解答应写出必要的文字说明、计算步骤和答案。1.某压力传感器的输出电压与压力的关系为U=0.05P+2（V），其中P为压力（MPa）。当压力从2MPa变化到5MPa时，求输出电压的变化量。2.已知某二阶测量系统的传递函数为H(s)=4/(s²+2s+4)，求其固有频率ωn和阻尼比ζ。（四）分析题（共10分）答题要求：本大题共2小题，请根据所给材料进行分析解答。材料：在一个温度控制系统中，采用了热电偶作为温度传感器，其输出信号经过放大、滤波等调理电路后，送入单片机进行处理。但发现系统的温度控制精度不理想，测量值波动较大。1.请分析可能导致温度控制精度不理想的原因。（5分）2.针对上述问题，提出改进措施。（5分）（五）设计题（共5分）答题要求：请设计一个简单的液位测量系统，要求说明选用的传感器类型、测量原理及主要组成部分。答案：1.C2.C3.A4.D5.B6.D7.D8.A9.C10.A11.B12.D13.C14.A15.C16.C17.A18.A19.C20.D填空题答案：1.器件或装置2.传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数3.温差电势、接触电势4.低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器5.传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算机简答题答案：1.传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量；转换元件将敏感元件输出的物理量转换成电信号；基本转换电路将转换元件输出的电信号进行进一步的处理和转换，以获得便于显示、记录、处理和控制的有用电信号。2.测量系统的静态特性是指测量系统在静态测量时所表现出的特性。主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率、零点输出和满量程输出等指标。3.一阶测量系统的传递函数为H(s)=1/(Ts+1)，其中T为时间常数。时间常数T反映了系统响应的快慢，T越小，系统响应越快，对变化的输入信号能快速跟踪；T越大，系统响应越慢。4.电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种传感器。工作原理基于电容量的变化，如改变极板间距离、面积或介质介电常数等。特点有结构简单、灵敏度高、动态响应好、非接触测量等，但受外界干扰较大，测量范围有限。计算题答案：1.当P=2MPa时，U1=0.05×2+2=2.1V；当P=5MPa时，U2=0.05×5+2=2.25V。输出电压变化量ΔU=U2-U1=2.25-2.1=0.15V。2.对于传递函数H(s)=4/(s²+2s+4)，与标准二阶传递函数H(s)=ωn²/(s²+2ζωns+ωn²)对比可得：ωn²=4，解得ωn=2；2ζωn=2，将ωn=2代入可得ζ=0.5。分析题答案：1.可能原因：热电偶本身精度不够；信号调理电路存在问题，如放大倍数不合适、滤波效果不佳；外界干扰影响测量；单片机处理算法不完善；温度传感器安装位置不当等。2.改进措施：更换高精度热电偶；优化信号调理电路参数，提高放大倍数准