测控仪器设计课后习题答案_浦昭邦_王宝光

1-2．典型检测仪表控制系统的结构式怎么样的？各单元主要起什么作用？（1）被控对象：是控制系统的核心、它是以单输入单输出、也可以是多输入多输出（2）检测单元：是控制系统实现控制调节的基础、它完成对所有被控变量的直接测量同时也可实现某些参数的间接测量（3）变送单元完成对被测变量信号的转换和传输、其转换结果符合国际标准的符号制式（4）显示单元：是控制系统的附属单元、它将检测单元获得的有关参数、通过适当方式显示操作人员（5）调节单元：完成调节控制规律的运算、它将变送器传输出来的测量信号与给定值进行比较、并对比较结果进行调节运算、以输出作为控制信号（6）执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构它负责将调节器的控制输出信号按执行机构的需要产生出相应信号、以驱动执行机构实现对被控变量的调节作用1-6.什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者间存在什么联系？灵敏度是仪表对被控参数变化的灵敏程度、分辨率是输出能相应和分辨率的最小输入量分辨率是灵敏度的一种一般来说仪表的灵敏度越高分辨率也越高1-7.仪表的精度是如何确定的？是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量的1、被检测物理模型的前提条件属理想条件、与实际检测条件有出入2、测量器件的材料性能或制作方法不佳使检测特性随时间而发生劣化3、电气、空气压、油压等动力源的噪音及容量的影响4、检测线路接头之间存在接触电势或接触电阻5、检测系统的惯性即延迟传递特性不符合检测的目的要求、因此要同时考虑系统静态特性和动态特性6、检测环境的影响、包括温度、气压、振动、辐射7、不同采样所得测量值的差异造成的误差8、人为的疏忽造成误差、包括个人读表偏差、知识经验的深浅、体力及精神状态等9、测量器件进入被测对象、破坏了所要测量的原有状态10、被测对象本身变动大、易受外界干扰以至测量值不稳定。

3-2.说明锁定放大原理在检测系统中的作用？检测埋没在噪声中的微弱信号时、可以主动调制信号、抑制噪声、专门提取微弱信号幅值和相位等有效信息3-3.利用检测方程式说明补偿结构的特点。

第一章绪论1-1为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。

例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。

为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。

为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。

为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。

这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。

生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。

为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。

要做到这两点，还是离不开测量与控制。

产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。

特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。

越是柔性的系统就越需要检测。

没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。

自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。

智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。

1-2试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。

为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。

为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。

试卷编号：（ A ）卷测控仪器设计课程课程类别：必考生注意事项：1、请考生将答案填写在答题纸上。

2、本试卷共6页，总分100分，考试时间120分钟。

3、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考厂一、填空题1.仪器误差的来源有、和运行误差。

2、动态偏移误差和动态重复性误差在时域表征动态测量仪器的和响应精度，，分别代表了动态仪器响应的和。

3.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是4.测控仪器的设计六大原则是、、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。

5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起和。

6.在设计中，采用包括补偿、环节等技术措施，则往往能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。

7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例：、均方根比例、和中间值比例。

8.标准量的细分方法有、。

9、仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。

它起着联接和支承仪器的机、光、电等各部分零件和部件的作用，其结构特点结构尺寸较大，结构比较复杂。

10、导轨是稳定和灵活传递直线运动的部件，起着确保运动精度及部件间相互位置精度的作用。

其由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成。

11、导轨种类很多，按照导轨面之间的摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨。

12、在微位移机构中，微工作台的驱动方法有。

13、测控仪器中的光电系统的组成14、光电系统的设计主要是研究中的核心技术的设计问题。

16、在光电系统设计时，针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要的设计原则。

17、光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分与电子部分的匹配是十分重要的。

这些匹配包括、。

匹配的核心是如何正常选择光电检测器件。

18、照明的种类、、、。

19. 光电系统中的光学部分与电子部分的匹配十分重要，这些匹配包括光谱匹配、、。

二、简答1、名词术语解释：灵敏度与鉴别力；示值范围与测量范围；估读误差与读数误差；分度值与分辨力2、测控仪器由哪几部分组成，各部分的功能是什么？3、什么是阿贝原则？举例说明在仪器设计的过程中如何减少阿贝误差？4、试述同步比较测量原理的指导思想是什么？5、在导轨的设计过程应重点考虑哪些问题？爬行现象的产生原因及其预防措施是什么？6、何谓导向精度？导轨设计有哪些要求？举出四种导轨组合，并说明其特点。

第一章1.测控仪器的概念是什么？答：测控仪器是利用测量与控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器。

2.为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关？答：……3.现代测控仪器技术包含哪些内容？答：……4.测控仪器由哪几部分组成？各部分功能是什么？答：（1）基准部件：提供测量的标准量。

（2）传感器与感受转换部件：感受被测量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。

（3）放大部件：提供进一步加工处理和显示的信号。

（4）瞄准部件：用来确定被测量的位置（或零位）。

（5）信息处理与运算部件：用于数据加工、处理、运算和校正等（6）显示部件：用指针与表盘、记录器、数字显示器、打印机、监视器等将测量结果显示出来。

（7）驱动控制部件：用来驱动测控系统中的运动部件。

（8）机械结构部件：用于对被测件、标准器、传感器的定位、支承和运动。

5.写出下列成组名词术语的概念并分清其差异：分度值与分辨力：分度值——一个标尺间隔所代表的被测量值。

分辨力——显示装置能有效辨别的最小示值。

示值范围与测量范围：示值范围——极限示值界限内的一组数。

测量范围——测量仪器误差允许范围内的被测量值。

灵敏度与鉴别力（灵敏阈）：灵敏度——测量仪器响应（输出）的变化除以对应的激励（输入）的变化。

鉴别力——使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化。

仪器的准确度、示值误差、重复性误差：仪器的准确度——测量仪器输出接近于真值的响应的能力。

示值误差——测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。

重复性误差——视差、估读误差、读数误差：视差——当指示器与标尺表面不在同一平面时，观测者偏离正确观察方向进行读数和瞄准所引起的误差。

估读误差——观测者估读指示器位于两相邻标尺标记间的相对位置而引起的误差，有时也称为内插误差。

读数误差——由于观测者对计量器具示值读数不准确所引起的误差，它包括视差和估读误差。

6.对测控仪器的设计要求有哪些？答：（1）精度要求（2）检测效率要求（3）可靠性要求（4）经济性要求（5）使用条件要求（6）造型要求第二章1.说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法和数学逼近法各适用在什么情况下，为什么？答：若能列出仪器全部或局部的作用原理方程，那么，当源误差为各特性或结构参数误差时，可以用微分法求各源对仪器精度的影响。

[测控仪器设计第三版课后答案]测控仪器设计试题及参考答案（Word可编辑版）试题1：什么是测控仪器设计的主要目标？参考答案1：测控仪器设计的主要目标是设计和制造出能够准确测量和控制物理量的仪器。

这些仪器应该具有高精度、高可靠性、高稳定性和高灵敏度等特点，以满足各种测量和控制需求。

试题2：测控仪器设计的基本流程是什么？参考答案2：测控仪器设计的基本流程包括需求分析、方案设计、电路设计、硬件设计、软件设计、原型制作和测试等步骤。

首先，需要对测量和控制需求进行详细的分析和定义。

然后，根据需求设计出测控系统的整体方案。

接下来，进行电路设计，包括选择合适的传感器和信号处理电路等。

然后，进行硬件设计，包括选择合适的元器件和进行PCB设计等。

同时，还需要进行软件设计，包括编写控制程序和界面设计等。

最后，制作出原型并进行测试，根据测试结果进行优化和修改。

试题3：测控仪器设计中常见的传感器有哪些？参考答案3：测控仪器设计中常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、加速度传感器、位移传感器等。

这些传感器可以将待测物理量转换为电信号，并通过信号处理电路进行处理和放大，最终得到测量结果。

试题4：测控仪器设计中常见的控制器有哪些？参考答案4：测控仪器设计中常见的控制器包括单片机、PLC和DSP等。

这些控制器可以对测控系统进行控制和调节，实现目标物理量的精确控制。

试题5：测控仪器设计中常见的接口有哪些？参考答案5：测控仪器设计中常见的接口包括串口、并口、USB接口、以太网接口等。

这些接口可以实现与外部设备的数据交换和通信，方便用户进行数据采集和控制操作。

测控仪器设计（第2版）复习重点及答案测控仪器设计（第2版）复习重点及答案一、测控仪器设计概论1.测控仪器：是利用测量与控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器。

2.按功能将仪器分：①基准部件；作用：测控仪器中的标准量是测量的基准；②传感器与感受转换部件；作用：感受被测量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号；③放大部件；作用：提供进一步加工处理和显示的信号；④瞄准部件；作用：确定被测量的位置（或零位）；⑤信息处理与运算装置；作用：主要用于数据加工、处理、运算和校正等；⑥显示部件；作用：用指针与表盘、记录器、数字显示器、打印机、监视器等将测量结果显示出来；⑦驱动控制部件；作用：用来驱动测控系统中的运动部件；⑧机械结构部件；作用：用于对被测件、标准器、传感器的定位、支撑和运动。

3.1示值范围：极限示值界限内的一组数。

3.2测量范围：测量仪器误差允许范围内的被测量值。

4.1敏感度：测量仪器响应的变化除以对应的激励的变化。

S=ΔY/ΔX。

是仪器对被测量变化的反映能力。

4.2鉴别力：使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是缓慢而单调地进行。

4.3分辨力：显示装置能有效辨别的最小示值。

指仪器显示的最末一位数字间隔代表的被测量值。

4.4视差：当指示器与标尺表面不在同一平面时，观测者偏离正确观察方向进行读数和瞄准所引起的误差。

4.5估读误差：观测者估读指示器位于两相邻标尺标记间的相对位置而引起的误差，也称为内插误差。

4.6读数误差：由于观测者对计量器具示值读数不准确所引起的误差，它包括视差和估读误差。

二、仪器精度理论1.1 测量误差：对某物理量进行测量，所测得的数值Xi与其真值Xo之间的差。

误差的大小反映了测得值对于真值的偏离程度。

1.2 理论真值：它是设计时给定的或是用数学、物理公式计算出的给定值。

1.3 约定真值：对于给定目的具有适当不确定度并赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。

测控仪器则是利用测量和控制的理论,采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器.仪器仪表的用途和重要性—遍及国民经济各个部门,深入到人民生活的各个角落,仪器仪表中的计量测试仪器与控制仪器统称为测控仪器，可以说测控仪器的水平是科学技术现代化的重要标志。

仪器仪表的用途:在机械制造业中：对产品的静态与动态性能测试；加工过程的控制与监测；设备运行中的故障诊断等。

在电力、化工、石油工业中：对压力、流量、温度、成分、尺寸等参数的检测和控制；对压力容器泄漏和裂纹的检测等。

在航天、航空工业中:对发动机转速、转矩、振动、噪声、动力特性、喷油压力、管道流量的测量；对构件的应力、刚度、强度的测量；对控制系统的电流、电压、绝缘强度的测量等。

发展趋势:高精度与高可靠性、高效率、智能化、多样化与多维化（1)高精度与高可靠性随着科学技术的发展，对测控仪器的精度提出更高的要求，如几何量nm精度测量，力学量的mg 精度测量等。

同时对仪器的可靠性要求也日益增高，尤其是航空、航天用的测控仪器，其可靠性尤为重要。

（2）高效率大批量产品生产节奏,要求测量仪器具有高效率,因此非接触测量、在线检测、自适应控制、模糊控制、操作与控制的自动化、多点检测、机光电算一体化是必然的趋势。

（3）高智能化在信息拾取与转换、信息测量、判断和处理及控制方面大量采用微处理器和微计算机，显示与控制系统向三维形象化发展，操作向自动化发展,并且具有多种人工智能从学习机向人工智能机发展是必然的趋势.(4）多维化、多功能化(5）开发新原理（6)动态测量现代设计方法的特点：(1）程式性强调设计、生产与销售的一体化.（2)创造性突出人的创造性,开发创新性产品。

（3）系统性用系统工程思想处理技术系统问题。

力求系统整体最优，同时要考虑人-机-环境的大系统关系。

(4)优化性通过优化理论及技术，以获得功能全、性能良好、成本低、性能价格比高的产品。

(5）计算机辅助设计计算机将更全面地引入设计全过程，计算机辅助设计不仅用于计算和绘图，在信息储存、评价决策、动态模拟、人工智能等方面将发挥更大作用。

测控仪器设计试题库一、填空题1.仪器误差的来源有原理误差、制造误差和运行误差。

2、动态偏移误差和动态重复性误差在时域表征动态测量仪器的瞬态和稳态响应精度，，分别代表了动态仪器响应的和。

3.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是正确度4.测控仪器的设计六大原则是阿贝原则、变形最小原则、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。

5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起温度灵敏度飘移和温度零点飘移。

6.在设计中，采用包括补偿调整、校正环节等技术措施，则往往能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。

7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例：黄金比例、均方根比例、和中间值比例。

8.标准量的细分方法有光学机械细分法、光电细分法。

9、仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。

它起着联接和支承仪器的机、光、电等各部分零件和部件的作用，其结构特点结构尺寸较大，结构比较复杂。

10、导轨是稳定和灵活传递直线运动的部件，起着确保运动精度及部件间相互位置精度的作用。

其由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成。

11、导轨种类很多，按照导轨面之间的摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨。

12、在微位移机构中，微工作台的驱动方法有步进电动机直流电动机同步电动机测速电动机。

13、测控仪器中的光电系统的组成14、光电系统的设计主要是研究中的核心技术的设计问题。

15、直接检测系统：相干检测系统：16、在光电系统设计时，针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要的设计原则。

17、光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分与电子部分的匹配是十分重要的。

这些匹配包括、。

匹配的核心是如何正常选择光电检测器件。

18、照明的种类、、、。

19. 光电系统中的光学部分与电子部分的匹配十分重要，这些匹配包括光谱匹配、、。

二、简答1、名词术语解释：灵敏度与鉴别力；示值范围与测量范围；估读误差与读数误差；分度值与分辨力极限示值界限内的一组数。

测控电路（第4版）天津大学张国雄测控仪器设计（第2版）哈尔滨工业大学天津大学浦昭邦王宝光 测试信息分析与处理东南大学宋爱国传感器（第4版）哈尔滨工业大学唐文彦精密机械设计基础天津大学裘祖荣现代传感技术厦门大学黄元庆工程光学（第3版）天津大学浙江大学郁道银谈恒英 工程光学基础教程天津大学浙江大学郁道银谈恒英 工程光学实验教程天津大学贺顺忠测控总线与仪器通信技术——网络化测量技术南京邮电大学梅杓春电子测量技术电子科技大学王厚军传感器原理及应用吉林大学程德福王君 自动测试系统电子科技大学田书林测控总线与仪器通信技术武汉大学王先培传感器技术东南大学陈建元仪器可靠性与质量工程天津大学曲兴华智能仪器设计基础哈尔滨工业大学王祁测控技术与仪器实践能力训练教程（第2版）天津大学林玉池仪器制造技术（第2版）天津大学曲兴华电子测量原理（第2版）电子科技大学古天祥光电测试技术（第2版）哈尔滨工业大学浦昭邦智能仪器（第2版）吉林大学程德福林君 误差理论与数据处理（第6版）合肥工业大学费业泰检测技术（第3版）上海交通大学合肥工业大学施文康余晓芬 控制技术与系统（第2版）东南大学合肥工业大学黄惟一胡生清 工程光学复习指导与习题解答天津大学蔡怀宇光电检测技术与系统天津大学刘铁根计算机过程控制系统天津大学刘宝坤传感器（第3版）哈尔滨工业大学强锡富新型传感器原理及应用安徽机电学院王元庆控制仪表与装置天津大学向婉成非电量电测技术（第2版）沈阳工业大学严钟豪谭祖根 计量学基础中国计量学院李东升测控系统网络化技术及应用沈阳理工大学于洋MSP430系列单片机系统工程设计与实践西安电子科技大学谢楷赵建现代传感技术与系统天津大学林玉池曾周末 机电系统集成技术清华大学董景新信号与系统分析基础（非信息类专业）浙江科技学院潘文诚微机监测与控制应用系统设计北京交通大学余祖俊史红梅 视觉测量原理与方法天津大学邾继贵于之靖。

测控仪器设计试题库一、填空题1.仪器误差的来源有原理误差、制造误差和运行误差。

2、动态偏移误差和动态重复性误差在时域表征动态测量仪器的瞬态和稳态响应精度，，分别代表了动态仪器响应的和。

3.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是正确度4.测控仪器的设计六大原则是阿贝原则、变形最小原则、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。

5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起温度灵敏度飘移和温度零点飘移。

6.在设计中，采用包括补偿调整、校正环节等技术措施，则往往能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。

7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例：黄金比例、均方根比例、和中间值比例。

8.标准量的细分方法有光学机械细分法、光电细分法。

9、仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。

它起着联接和支承仪器的机、光、电等各部分零件和部件的作用，其结构特点结构尺寸较大，结构比较复杂。

10、导轨是稳定和灵活传递直线运动的部件，起着确保运动精度及部件间相互位置精度的作用。

其由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成。

11、导轨种类很多，按照导轨面之间的摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨。

12、在微位移机构中，微工作台的驱动方法有步进电动机直流电动机同步电动机测速电动机。

13、测控仪器中的光电系统的组成14、光电系统的设计主要是研究中的核心技术的设计问题。

15、直接检测系统：相干检测系统：16、在光电系统设计时，针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要的设计原则。

17、光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分与电子部分的匹配是十分重要的。

这些匹配包括、。

匹配的核心是如何正常选择光电检测器件。

18、照明的种类、、、。

19. 光电系统中的光学部分与电子部分的匹配十分重要，这些匹配包括光谱匹配、、。

二、简答1、名词术语解释：灵敏度与鉴别力；示值范围与测量范围；估读误差与读数误差；分度值与分辨力极限示值界限内的一组数。

测控仪器设计基础习题（2011）一、 简答题：1． 简述微机内置式智能仪器的基本结构。

2． 什么是虚拟仪器？3． 键盘扫描方式常见有哪几种？画出对应方式下原理图，并说明实现方法。

4． ADC 主要技术指标有哪些？与CPU 连接有哪几种方式？ 5． DAC 主要技术指标有哪些？与CPU 连接有哪几种方式？6． 什么是波特率？RS232电平规定是什么？画出RS232异步传送格式。

7． 简述以RS-485串行接口总线组成的MCS-51的单片机的多点连接方案，画出电路简图。

8． 什么是自动校准？如何实现零点漂移的内部自动校准？如何实现倍率偏移的内部自动校准？ 9． RAM 故障常见有哪些类型？常见的测试矢量有哪些？ 10． 什么是“软件陷阱”？一般安排在程序哪些地方？ 11． 什么是“看门狗”？如何实现“喂狗”？ 二、证明计算题1．一智能仪表的量程保护电路如下图所示：①．试证明V ≈Vcc R R R Vd Vi R R R 32213//2+++式中Vd 为二极管的通压降。

②．试计算Vi 的最大输入电压是多少。

2．一智能仪表的V/I 转换电路如下图所示：①．试证明I 0=351R R R Vi⨯ 式中R2>>R5 R1=R2=100K ，R3=R4=20K 。

②．试计算在如图所示的取值，当Vi=0~5V 时，I 0范围是多少？3．一仪用放大器电路如图所示，图中：，R1=1K,R2=R3=100K,R4=R5=10K,R6=R7=100K 。

推导求电压放大倍数AV 的计算公式，并计算其值。

4．在如图示的a、b两图中，设A/D转换器的电压输入范围为0－5V，试推导Vi输入电压范围。

三、编程题：1．如图所示，某仪表外接一片A/D转换器ADC0801。

（芯片时序图略）a)编写接口子程序，转换后数据放在R7中；b)利用查询方式编程，每隔10ms刷新30H的转换数据；c)利用中断方式编程，每隔10ms刷新30H的转换数据；2．如图所示，某仪表外接一串行A/D转换器MAX1241。

浙江大学大学物理答案【篇一：11-12-2大学物理乙期末试题b】《大学物理乙（上）》课程期末考试试卷 (b)开课分院：基础部，考试形式：闭卷，允许带非存储计算器入场考试日期：2012年月日，考试所需时间： 120 分钟考生姓名学号考生所在分院：专业班级： .一、填空题（每空2分，共50分）：1、一个0.1kg的质点做简谐振动，运动方程为x(t)?0.2cos3t m，则该质点的最大加速度amax，质点受到的合力随时间变化的方程f(t。

2、一质点作简谐振动，振幅为a，初始时具有振动能量2.4j。

当质点运动到a/2处时，质点的总能量为 j，其中动能为j。

3、在宁静的池水边，你用手指以2hz的频率轻叩池面，在池面上荡起水波，波速为2m/s，则这些波的波长为 m。

4、两列波在空间相遇时能够产生干涉现象的三个条件为：，振动方向相同，初相位差恒定。

5、如图所示，在均匀介质中，相干波源a和b相距3m，它们所发出的简谐波在ab连线上的振幅均为0.4m，波长均为2m，且a为波峰时b恰好为波谷，那么ab连线中点的振幅为 m，在ba延长线上，a点外侧任一点的振幅为m。

6、已知空气中的声速340m/s，一辆汽车以40m/s的速度驶近一静止的观察者，汽车喇叭的固有频率为555hz，则观察者听到喇叭的音调会更________（填“高”或“低”），其频率为____________ hz。

（请保留三位有效数字）．．．．．．7、已知800k时某气体分子的方均根速率为500m/s，当该气体降温至200k时，其方均根速率为__________m/s。

8、体积为2?10?3m3的理想气体，气体分子总数为5.4?1022个，其温度为362k，则气体的压强为_________________pa。

9、麦克斯韦速率分布曲线下的面积恒等于_________。

10、一定量氢气在500k的温度下，分子的平均平动动能为______________________j，分子的平均转动动能为________________________j。

测控仪器设计复习题答案一、填空题1. 测控仪器设计中，传感器的作用是将__________转换为电信号。

2. 信号放大电路的主要目的是提高信号的__________，以便进行后续处理。

3. 在数字信号处理中，A/D转换器的作用是将模拟信号转换为__________信号。

4. 测控系统中，滤波器的主要功能是去除信号中的__________成分，保留有用信号。

5. 测控仪器的稳定性是指系统在长时间运行后，输出信号与输入信号之间的__________保持不变。

二、选择题1. 以下哪个不是测控仪器设计中常用的传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光传感器D. 声音传感器答案：D2. 信号放大电路中，运算放大器的主要作用是：A. 信号整形B. 信号放大C. 信号滤波D. 信号调制答案：B3. 数字信号处理中，以下哪个不是A/D转换器的性能指标？A. 分辨率B. 转换速率C. 线性度D. 带宽答案：D4. 测控系统中，滤波器的设计通常不考虑以下哪个因素？A. 频率响应B. 相位响应C. 增益D. 电源电压答案：D5. 测控仪器的稳定性通常与以下哪个因素无关？A. 温度变化B. 电源电压波动C. 环境湿度D. 仪器的制造工艺答案：D三、简答题1. 简述传感器在测控仪器设计中的重要性。

答：传感器是测控仪器设计中的关键元件，它负责将被测量的物理量转换为电信号，为后续的信号处理和分析提供基础数据。

传感器的性能直接影响到整个测控系统的准确性和可靠性。

2. 说明信号放大电路在测控系统中的作用。

答：信号放大电路的主要作用是提高传感器输出的微弱信号，使其达到后续处理电路所需的电平。

这样可以提高系统的信噪比，减少信号在传输过程中的衰减和干扰，保证信号的完整性和准确性。

3. 描述数字信号处理中A/D转换器的工作原理。

答：A/D转换器的工作原理是将模拟信号在时间上进行离散化处理，同时在幅度上进行量化处理，最终将模拟信号转换为数字信号。

控制仪表课后答案第1-2-3章部分控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版思考与练习题参考答案第1章模拟式控制器思考与练习题(1)工业上常用控制器的控制规律有哪几种？答：工程上常用的控制器的控制规律有比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）以及比例积分微分（PID）四种，由此产生相应的四种常用控制器。

(2)在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？答：可以用负反馈放大器来实现。

其原理组成如图3.1所示。

=KUε控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版FUUf=O根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为：FKKUUi+=10当放大器的放大倍数足够大时，FK>>1,则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为：'01KFUUi=≈这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大倍数K′就只与反馈系数F有关。

而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例控制规律。

由于闭环放大倍数K′与反馈系数F成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。

换句话说，两者之间互成逆运算关系。

由此得到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。

反之，要得到微分运算关系的放大电路，其反馈电路应该用积分电路。

(3)试述DDZ—Ⅲ型控制器的功能。

答：DDZ—Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1～5VDC测量信号与1～5VDC给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID运算，输出4～20mADC信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。

《仪器设计建模和仿真》习题集1、按功能将测控仪器分成哪几个组成部分？各部分功能是什么？基准部件、信息处理与运算装置、传感器与感受转换部件、显示部件、放大部件、驱动控制器部件、瞄准部件、机械结构部件。

2、什么是原理误差、制造误差、运行误差？原理误差：仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近似的机构和近似的测量控制电路所引起的误差。

它只与仪器的设计有关，与制造和使用无关。

制造误差：产生于制造、支配以及调整中的不完善所引起的误差。

主要由仪器的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。

运行误差：仪器在使用过程中所产生的误差。

如力变形误差，磨损和间隙造成的误差，温度变形引起的误差，材料的内摩擦所引起的弹性滞后和弹性后效，以及振动和干扰等。

3、试分析下图所示正弦机构的原理误差。

正弦机构测杆位移与摆杆转角的关系是非线性的，但将其视为线性关系时就引起了原理误差：361sin ϕϕϕa a a s ≈-=∆。

4、试分析下图所示机构中可能存在的制造误差影响。

摆杆(a) 测杆与导套(a)测杆与导套的配合间隙使测杆倾斜，引起测杆顶部的位置误差。

(b)差动电感测微仪中差动线圈绕制松紧程度不同，引起零位漂移和正、反向特性不一致。

5、说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法、数学逼近法各适用于什么情况？微分法：若能列出仪器全部或局部的作用方程，那么，当源误差为各特性或结构参数误差时，可以用对作用原理方程求全微分的方法来求各源误差对仪器精度的影响。

微分法的优点是具有简单、快速，但其局限性在于对于不能列入仪器作用方程的源误差，不能用微分法求其对仪器精度产生的影响，例如仪器中经常遇到的测杆间隙、度盘的安装偏心等，因为此类源误差通常产生于装配调整环节，与仪器作用方程无关。

几何法：能画出机构某一瞬时作用原理图，按比例放大地画出源误差与局部误差之间的关系，依据其中的几何关系写出局部误差表达式。

《误差理论与数据处理》(第六版)绪论1－5 测得某三角块的三个角度之和为180o00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差 解：绝对误差等于： 相对误差等于：1-8在测量某一长度时，读数值为，其最大绝对误差为20m μ，试求其最大相对误差。

%108.66 %1002.311020 100%maxmax 4-6-⨯=⨯⨯=⨯=测得值绝对误差相对误差1-10检定2.5级〔即引用误差为2.5%〕的全量程为100V 的电压表，发现50V 刻度点的示值误差2V 为最大误差，问该电压表是否合格？%5.22%100%1002100%<=⨯=⨯=测量范围上限某量程最大示值误差最大引用误差该电压表合格1-12用两种方法分别测量L1=50mm ，L2=80mm 。

测得值各为，。

试评定两种方法测量精度的高低。

相对误差L 1:50mm 0.008%100%5050004.501=⨯-=IL 2:80mm 0.0075%100%8080006.802=⨯-=I 21I I > 所以L 2=80mm 方法测量精度高。

1－13 多级弹导火箭的射程为10000km 时，其射击偏离预定点不超过0.lkm ，优秀射手能在距离50m 远处准确地射中直径为2cm 的靶心，试评述哪一个射击精度高? 解：射手的相对误差为：21802000180''=-'''o o %000031.010*********.00648002066018021802≈=''''''⨯⨯''=''＝o多级火箭的射击精度高。

1-14假设用两种测量方法测量某零件的长度L1=110mm ，其测量误差分别为m μ11±和m μ9±；而用第三种测量方法测量另一零件的长度L2=150mm 。

其测量误差为m μ12±，试比较三种测量方法精度的高低。