2025年大学仪器科学与技术（测量与控制技术）试题及答案

2025年大学仪器科学与技术（测量与控制技术）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6题，每题5分。在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括号内。1.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.响应特性D.重复性2.以下哪种传感器不属于基于压电效应的传感器（）A.压电式加速度传感器B.压电式压力传感器C.应变片式传感器D.压电式超声波传感器3.PID控制中，积分作用主要用于（）A.消除稳态误差B.加快响应速度C.提高系统稳定性D.抑制干扰4.数字式测量仪表的核心部件是（）A.传感器B.放大器C.微处理器D.显示器5.以下关于传感器的说法正确的是（）A.传感器的精度越高越好B.传感器的量程越大越好C.传感器的分辨率越高越好D.传感器的响应时间越短越好6.控制系统中，反馈环节的作用是（）A.提高系统的稳定性B.改善系统的动态性能C.使系统输出跟踪输入信号D.以上都是第II卷（非选择题共70分）填空题（共15分）答题要求：本卷共5空，每空3分。请将正确答案填在横线上。1.测量误差按其性质可分为______、______和粗大误差。2.传感器的输出信号通常有______信号、______信号和数字信号。3.控制系统的性能指标主要有______、______、稳态误差等。简答题（共20分）答题要求：简要回答问题，每题10分。1.简述测量系统的组成及各部分的作用。2.说明PID控制器中比例、积分、微分控制作用的原理及特点。分析题（共15分）答题要求：分析给定问题，每题15分。材料：有一温度控制系统，采用热电偶作为温度传感器，经过放大器放大后送入PID控制器，控制器输出控制加热装置的功率，以实现对温度的控制。1.若温度测量值一直高于设定值，分析可能的原因及解决方法。设计题（共20分）答题要求：根据要求进行设计，每题20分。材料：设计一个液位控制系统，要求能够实时监测液位高度，并在液位低于设定值时启动水泵进行补水，液位高于设定值时停止水泵。请画出控制系统的原理框图，并说明各部分的作用。答案：第I卷答案1.C2.C3.A4.C5.D6.D第II卷答案填空题答案1.系统误差、随机误差2.模拟、数字3.稳定性、响应速度简答题答案1.测量系统一般由传感器、变换器、显示器等组成。传感器将被测量转换为电信号；变换器对传感器输出信号进行放大、滤波、线性化等处理；显示器将处理后的信号显示出来，供人们读取测量结果。2.比例控制作用是根据偏差的大小成比例地输出控制信号，能快速响应偏差，但不能消除稳态误差。积分控制作用是对偏差进行积分，能消除稳态误差，但会使系统响应速度变慢。微分控制作用是根据偏差的变化率输出控制信号，能改善系统的动态性能，加快响应速度，抑制超调。分析题答案可能原因：热电偶传感器故障，如热电偶损坏、连接不良等；放大器增益不合适；PID控制器参数设置不当。解决方法：检查热电偶及其连接，更换损坏部件；调整放大器增益；重新整定PID控制器参数。设计题答案原理框图：液位传感器→信号调理电路→控制器→继电器→水泵。液位传感器实时监测液位