2025年测控技术与仪器（测控系统）试题及答案

2025年测控技术与仪器（测控系统）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，错误的是（）A.能对被控对象的工作状态进行监测B.不能对被控对象进行控制C.是自动化系统的重要组成部分D.具有信息采集、处理和传输等功能2.测控系统中传感器的作用是（）A.对信号进行放大B.对信号进行处理C.获取被测量的信息D.执行控制指令3.闭环测控系统与开环测控系统相比，最大的优点是（）A.结构简单B.成本低C.能自动适应环境变化D.控制精度高4.以下哪种不属于数字式传感器（）A.应变片式传感器B.光栅尺C.编码器D.磁栅5.测控系统中信号调理电路的主要作用是（）A.增加信号幅度B.降低信号噪声C.把传感器输出信号转换为适合后续电路处理的形式D.存储信号6.下列关于PID控制算法的说法，正确的是（）A.只有比例控制作用B.只有积分控制作用C.只有微分控制作用D.包含比例、积分、微分控制作用7.测控系统中常用的通信接口不包括（）A.USB接口B.RS-232接口C.光纤接口D.PCI接口8.智能测控系统的特点不包括（）A.具有一定的智能决策能力B.能自动完成复杂任务C.完全不需要人工干预D.可对测控结果进行评估和优化9.以下哪种不是常用的测控系统软件（）A.LabVIEWB.MATLABC.Windows操作系统D.C语言编写的测控程序10.测控系统的可靠性指标不包括（）A.平均无故障工作时间B.故障率C.数据传输速率D.可维修性第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每空3分。请将答案填写在题中的横线上。11.测控系统一般由______、______、______、______和执行机构等部分组成。12.传感器的静态特性指标主要有______、______、______、______等。13.数字信号处理的主要步骤包括______、______、______、______等。14.常见的控制算法除了PID算法外，还有______、______等。15.测控系统的抗干扰措施主要有______、______、______、______等。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每题5分。简要回答问题。16.简述测控系统中传感器的分类方法。17.说明闭环测控系统的工作原理。18.数字式传感器相比模拟式传感器有哪些优点？19.简述PID控制算法中比例、积分、微分控制作用的特点。四、分析题（共15分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：某温度测控系统，采用热电偶作为温度传感器，输出的热电势信号经过信号调理电路后，送入单片机进行处理。单片机根据采集到的温度数据，与设定值比较，采用PID控制算法计算出控制量，驱动加热装置对环境温度进行控制。问题：20.分析该温度测控系统中信号调理电路的作用。（5分）21.若该系统出现温度控制不稳定的情况，可能是什么原因导致的？（5分）22.简述如何提高该温度测控系统的控制精度。（5分）五、设计题（共20分）答题要求：根据题目要求，设计一个简单的测控系统。设计一个基于光电传感器的物体计数测控系统。要求：当有物体通过光电传感器时，传感器输出信号发生变化，经过信号处理电路后，由计数器记录物体数量，并在显示屏上显示。同时，当物体数量达到设定值时，发出报警信号。请简要描述该测控系统的组成部分及工作过程。（20分）答案：1.B2.C3.D4.A5.C6.D7.D8.C9.C10.C11.传感器、信号调理电路、数据处理装置、通信接口12.灵敏度、线性度、迟滞、重复性13.采样、量化、编码、数字滤波14.模糊控制算法、神经网络控制算法15.屏蔽技术、接地技术、隔离技术、滤波技术16.按被测物理量分类，如温度传感器、压力传感器等；按工作原理分类，如应变式、压电式等；按输出信号类型分类，如模拟式传感器、数字式传感器；按能量转换关系分类，如能量转换型、能量控制型。17.闭环测控系统通过传感器检测被控对象的输出量（被控量），并将其反馈到输入端与给定值进行比较，得到偏差信号。控制器根据偏差信号，按照一定的控制算法产生控制信号，驱动执行机构对被控对象进行控制，使被控量趋近于给定值。18.数字式传感器输出数字信号，抗干扰能力强；便于与数字系统接口；测量精度高；可进行数据存储和处理；能实现自动化测量。19.比例控制作用能快速响应偏差，使系统输出迅速跟随输入变化，但存在稳态误差；积分控制作用能消除稳态误差，但会使系统响应速度变慢；微分控制作用能反映偏差信号变化的趋势，改善系统的动态性能，减少超调量。20.信号调理电路的作用是将热电偶输出的微弱热电势信号进行放大、滤波等处理，使其成为适合单片机处理的信号电平。21.可能原因有：PID参数设置不合理；传感器精度不够；信号调理电路存在问题；外界干扰影响系统稳定性。22.提高控制精度的方法有：优化PID参数；选用高精度的传感器；对信号调理电路进行优化设计；加强系统的抗干扰