智能儀器期末試題及答案

PAGEPAGE4期末復(fù)習(xí)資料學(xué)院：電氣信息學(xué)院專業(yè)：測控技術(shù)與儀器課程名稱：智能儀器考試日期：205年6月27日《智能儀器》復(fù)習(xí)參考題及答案填空題在電子設(shè)備的抗干擾設(shè)計中，接地技術(shù)是一個重要環(huán)節(jié)，高頻電路應(yīng)選擇（多）點接地，低頻電路應(yīng)選擇（單）點接地。智能儀器的鍵盤常采用非編碼式鍵盤結(jié)構(gòu)，有獨立式鍵盤和（矩陣）式鍵盤，若系統(tǒng)需要4個按鍵，應(yīng)采用（獨立式）鍵盤結(jié)構(gòu)。大于8個時采用矩陣式鍵盤智能儀器的顯示器件常用（LED）數(shù)碼管或液晶顯示器，其中（LED數(shù)碼管）更適合用于電池供電的便攜式智能儀器。智能儀器的模擬量輸入通道一般由多路模擬開關(guān)、（放大器）、濾波器、（采樣保持器）和A/D轉(zhuǎn)換器等幾個主要部分所組成。對電子設(shè)備形成干擾，必須具備三個條件，即(干擾源)、（傳輸或耦合的通道）和對干擾敏感的接收電路。干擾侵入智能儀器的耦合方式一般可歸納為：（傳導(dǎo)）耦合、公共阻抗耦合、靜電耦合和（電磁）耦合。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線的電氣特性規(guī)定，驅(qū)動器的輸出電平邏輯“0”為（+5～+15）V,邏輯“1”為（-5～-15）V。智能儀器的隨機(jī)誤差越小，表明測量的（精確）度越高；系統(tǒng)誤差越小，表明測量的（準(zhǔn)確）度越高。智能儀器的故障自檢方式主要有（開機(jī)）自檢、（周期性）自檢和鍵控自檢三種方式。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)特點是：轉(zhuǎn)換速度（較慢），抗干擾能力（強(qiáng)）。智能儀器修正系統(tǒng)誤差最常用的方法有3種：即利用（誤差模型）、（校正數(shù)據(jù)表）或通過曲線擬合來修正系統(tǒng)誤差。為防止從電源系統(tǒng)引入干擾，在智能儀器的供電系統(tǒng)中可設(shè)置交流穩(wěn)壓器、（隔離變壓器）、（低通濾波器）和高性能直流穩(wěn)壓電源。為減小隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響，軟件上常采用（算數(shù)平均）濾波法，當(dāng)系統(tǒng)要求測量速度較高時，可采用（遞推平均）濾波法。隨著現(xiàn)代科技和智能儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了以個人計算機(jī)為核心構(gòu)成的（個人）儀器和（虛擬）儀器等新型智能儀器。智能儀器的開機(jī)自檢內(nèi)容通常包括對存儲器、（顯示器和鍵盤）、（模擬量I/O通道）、總線和接插件等的檢查。異步串行通信是以字符為單位進(jìn)行傳送的，每個字符都附加了（同步）信息，降低了對時鐘精度的要求，但傳輸效率（較低）。D放大器→多路開關(guān)→采樣保持器→A/D轉(zhuǎn)換器→D/A轉(zhuǎn)換器在智能儀器數(shù)據(jù)采集中，被測信號為直流電壓，若需有效抑制被測信號中含有的脈沖干擾對測量結(jié)果的影響，數(shù)字濾波應(yīng)采用（D）。A算術(shù)平均濾波法B加權(quán)平均濾波法C限幅濾波法D中值濾波法在廉價、低精度DMM(數(shù)字萬用表)中，廣泛使用線性平均值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器，用此類DMM測量交流電壓時，下列說法那個是正確的(B)。A測量任意波形的交流電壓時，顯示的都是有效值。B只有測量正弦交流電壓時，顯示的才是有效值。C測量任意波形的交流電壓時，顯示的都是平均值。D只有測量正弦交流電壓時，顯示的才是平均值。當(dāng)兩臺智能儀器通過串行口實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享時，發(fā)現(xiàn)傳輸線上出現(xiàn)尖峰脈沖干擾，采用下述哪種方法可以有效消弱此種干擾。（D）A對兩臺儀器進(jìn)行電磁屏蔽B兩臺儀器均良好的接大地C傳輸線使用同軸電纜D在信號通道使用光電耦合器三、簡答題智能儀器與傳統(tǒng)儀器相比有何特點？4在什么情況下數(shù)據(jù)傳送需要用調(diào)制解調(diào)器？調(diào)制解調(diào)器的作用是什么？41為什么在智能型電子計數(shù)器中，系統(tǒng)的時基信號是由外部電路產(chǎn)生的，而不是直接由單片機(jī)內(nèi)部定時器產(chǎn)生的？126在使用電阻溫度傳感器單電橋測溫電路中，為什么要對引線電阻進(jìn)行補償？如何進(jìn)行補償？70與硬件濾波器相比，采用數(shù)字濾波有哪些主要優(yōu)點？31智能儀器的硬件主要包括那幾部分？3智能儀器的軟件通常由哪些程序模塊組成？3簡述電子計數(shù)式頻率計±1誤差的產(chǎn)生原因，怎樣減小±1誤差的影響？133設(shè)計數(shù)字多用表（DMM）的交流電壓測量功能時，需要用到AC/DC轉(zhuǎn)換器，目前有哪兩種主要轉(zhuǎn)換方法？105簡述它們具有哪些技術(shù)特點？105、106標(biāo)度變換的目的是什么？有哪幾種常用方法實現(xiàn)標(biāo)度變換？82在智能儀器設(shè)計中，通?？刹捎媚男┓椒p小系統(tǒng)誤差？24-26什么是虛擬儀器？虛擬儀器通常由哪幾部分組成？187一般情況下，由單片機(jī)構(gòu)成的智能儀器的開機(jī)自檢需要檢測哪些內(nèi)容？12智能儀器采用數(shù)字濾波器后，就不需要硬件模擬濾波器了，這種說法對嗎？為什么？不對31逐次逼近式數(shù)字電壓表與雙積分式數(shù)字電壓表相比較，各有哪些主要特點？95-96四、判斷題數(shù)字濾波中的去極值平均濾波法，可以有效地減小智能儀器的系統(tǒng)誤差。（錯隨機(jī)誤差）在自動零點校正、增益校正過程中，基準(zhǔn)電壓Vref的精度和穩(wěn)定度影響零位誤差、增益誤差的校正結(jié)果。（對）在智能溫度測量儀中，針對熱電阻傳感器的特性采用軟件進(jìn)行非線性補償，是為了減小系統(tǒng)誤差。（對81）智能儀器的自動零點調(diào)整功能，是在軟、硬件的密切配合下完成的。（對17-18）光電耦合器對數(shù)字量I/O通道中的尖峰干擾和各種噪聲，具有良好的抗干擾效果。（對163）ADC0809是8通道8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)滿量程電壓為5V時，它的分辨率是19.5mV。（對）在智能儀器的模擬量輸入通道中，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換期間輸入模擬量快速變化時，需要使用采樣保持器。（對）在智能溫度測量儀中，無論使用熱電阻傳感器還是使用半導(dǎo)體集成傳感器，都必須進(jìn)行非線性補償。（錯）智能儀器設(shè)置自動量程轉(zhuǎn)換功能后，必須設(shè)計完善的輸入保護(hù)措施，使其最小量程能夠承載最大允許輸入量而不損壞，直至量程自動調(diào)整為最大量程。（對）智能儀器在數(shù)據(jù)通信中使用調(diào)制解調(diào)器，是為了獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。（錯41）智能儀器的開機(jī)自檢是為了減小儀器的測量誤差。（對）智能溫度測量儀中使用軟件進(jìn)行非線性校正，主要是為了校正傳感器輸出特性的非線性。（錯）與同軸電纜相比，雙絞線具有更寬的頻帶，因此在微機(jī)實時系統(tǒng)的長線傳輸中，獲得廣泛應(yīng)用。（錯164）中值濾波可以有效地減小脈沖干擾造成的誤差。（對31）智能儀器的自動零點調(diào)整功能是由純軟件的方法實現(xiàn)的。（錯）RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口總線采用的是TTL電平，因此它的傳輸距離比RS-485短。（對44、46）軟件抗干擾技術(shù)具有成本低、靈活性高等特點，完全可以取代硬件抗干擾措施。（錯）五、綜合題在智能數(shù)字頻率計中，多周期同步測量原理可實現(xiàn)全頻段等精度測量，設(shè)計一個用MCS-51單片機(jī)實現(xiàn)此功能的結(jié)構(gòu)框圖。要求：畫出結(jié)構(gòu)框圖139簡述其實現(xiàn)全頻段等精度測量的原理。140設(shè)計某臺智能電子稱，稱重范圍為0～100kg，要求重量分辨率為0.1kg。設(shè)電阻應(yīng)變式重量傳感器的輸出信號電壓為0～50mV，要求每秒鐘檢測3次。A/D轉(zhuǎn)換器至少要選擇多少位的？10選擇適當(dāng)型號的A/D轉(zhuǎn)換器芯片。MC14433根據(jù)所選的A/D轉(zhuǎn)換器芯片，確定模擬通道的總放大倍數(shù)Au。（40）設(shè)計某臺智能溫度測量儀，設(shè)計要求：測溫范圍為-50～150℃；溫度分辨率為0.1℃；測量誤差小于±1℃；測量速度為3次/秒，根據(jù)上述要求，A/D轉(zhuǎn)換器至少應(yīng)選多少位的？（3位半）選擇適當(dāng)型號的A/D轉(zhuǎn)換器；MC14433為簡化程序設(shè)計，應(yīng)選擇哪種類型的溫度傳感器（半導(dǎo)體集成）？選擇一種能滿足設(shè)計要求的溫度傳感器的具體型號。AD590某智能測溫儀的測量范圍為-50～+150℃，當(dāng)℃時，對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值為N=0，當(dāng)℃時，對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值為N=2000。若用軟件實現(xiàn)標(biāo)度變換，求標(biāo)度變換的公式；t=0.1N-50若要求顯示分辨率為0.1℃，則顯示器需要幾位數(shù)碼管？4去極值平均濾波兼有算術(shù)平均濾波和中值濾波的優(yōu)點，簡述去極值平均濾波的算法，并畫出程序流程圖。32試畫出智能型溫度測量儀的硬件組成框圖。65畫出由單片機(jī)構(gòu)成的智能儀器自動零點調(diào)整的原理示意圖，并說明實現(xiàn)自動零點調(diào)整