2025年高职（工业自动化仪表技术）智能仪表应用阶段测试试题及答案.doc

2025年高职（工业自动化仪表技术）智能仪表应用阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
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. 智能仪表中实现数据采集功能的关键部件是（ ）
A. 微处理器 B. 传感器 C. 显示器 D. 通信接口
2. 以下哪种信号调理电路可用于将微弱的电压信号放大并转换为适合后续处理的信号（ ）
A. 低通滤波器 B. 高通滤波器 C. 放大器 D. 整流电路
3. 智能仪表的核心是（ ）
A. 传感器 B. 微处理器 C. 存储器 D. 通信模块
4. 用于对采集到的数据进行数字滤波的算法是（ ）
A. 最小二乘法 B. 中值滤波法 C. 牛顿迭代法 D. 拉格朗日插值法
5. 智能仪表中用于存储校准参数和测量数据的是（ ）
A. ROM B. RAM C. EPROM D. EEPROM
6. 以下哪种通信协议常用于智能仪表与上位机之间的通信（ ）
A. RS232 B. TCP/IP C. ZigBee D. CAN
7. 智能仪表中实现PID控制算法的主要部分是（ ）
A. 控制算法模块 B. 数据采集模块 C. 显示模块 D. 通信模块
8. 能够提高智能仪表抗干扰能力的措施是（ ）
A. 增加传感器数量 B. 采用屏蔽线 C. 提高微处理器主频 D. 增大显示器尺寸
9. 智能仪表中用于将模拟量转换为数字量的器件是（ ）
A. A/D转换器 B. D/A转换器 C. 编码器 D. 译码器
10. 以下哪种算法可用于智能仪表的数据拟合（ ）
A. 遗传算法 B. 梯度下降法 C. 线性回归算法 D. 蚁群算法

第II卷（非选择题，共70分）

二、填空题（共10分）
答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请在每题的横线上填写正确答案。

1. 智能仪表的数据采集过程包括信号的______、______和______。
2. 常用的数字滤波算法有______、______和______等。
3. 智能仪表的通信方式主要有______、______和______等。
4. 智能仪表中PID控制算法的三个参数是______（比例系数）、______（积分时间常数）和______（微分时间常数）。
5.__是智能仪表中用于实现人机交互的部件。

三、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. 简述智能仪表中传感器的作用。
2. 说明数字滤波算法相对于模拟滤波的优点。
3. 智能仪表通信的主要目的是什么？
4. 简述PID控制算法的基本原理。

四、综合分析题（共20分）
答题要求：本大题共2小题，每小题10分。阅读材料，回答问题。
材料：有一智能温度控制系统，采用热电偶作为温度传感器，采集到的温度信号经放大、滤波后进入微处理器进行处理。微处理器根据预设的温度值，采用PID控制算法调节加热设备的功率，以保持温度恒定。
1. 分析该温度控制系统中数据采集和处理的流程。
2. 若系统出现温度波动较大的情况，从PID控制算法的参数调整角度分析可能的原因及解决方法。

五、设计题（共20分）
答题要求：本大题共1小题，20分。
设计一个智能液位控制系统，要求采用超声波传感器测量液位，微处理器根据液位值控制水泵的启停，实现液位的自动控制。请描述系统的硬件组成和软件设计思路。

答案：
1. B
2. C
3. B
4. B
5. D
6. B
7. A
8. B
9. A
10. C

二、
1. 检测、转换、放大
2. 中值滤波、均值滤波、限幅滤波
3. 串口通信、网络通信、无线通信
4. Kp、Ti、Td
5. 显示器

三、
1. 传感器的作用是将被测量（如温度、压力、流量等）转换为电信号，为智能仪表后续的数据采集和处理提供原始信号。
2. 数字滤波算法优点：精度高、稳定性好、灵活性强、可重复性好、能处理复杂信号等。
3. 智能仪表通信主要目的是实现与上位机或其他设备的数据传输与共享，便于远程监控、数据分析、参数设置等。
4. PID控制算法基本原理：根据给定值与实际输出值的偏差，按比例、积分、微分的关系进行控制调节，使系统输出趋近于给定值。

四、
1. 温度信号经热电偶检测转换为微弱电压信号，经放大电路放大，再通过数字滤波算法去除干扰，进入微处理器。微处理器根据预设温度值，利用PID控制算法计算出控制量，调节加热设备功率。
2. 温度波动大可能原因：比例系数Kp过小，可增大Kp增强控制作用；积分时间常数Ti过大，应减小Ti加快积分作用；微分时间常数Td过小，适当增大Td提高对变化趋势的响应。

五、硬件组成：超声波传感器、微处理器、水泵、电源电路、继电器控制电路等。软件设计思路：微处理器定时采集超声波传感器测量的液位值，与设定液位值比较，根据偏差采用控制算法控制继电器，进而控制水泵启停，实现液位自动控制。