智能仪器期末试题及答案.doc

期末复习资料 学 院： 电气信息学院 专 业： 测控技术与仪器 课程名称： 智能仪器 考试日期： 205年6月27日 智能仪器复习参考题及答案一、 填空题1. 在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（ 多 ）点接地，低频电路应选择（ 单 ）点接地。2. 智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（ 矩阵 ）式键盘，若系统需要4个按键，应采用（ 独立式 ）键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘3. 智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（ LED数码管 ）更适合用于电池供电的便携式智能仪器。4. 智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（ 放大器 ）、滤波器、（ 采样保持器 ）和A/D转换器等几个主要部分所组成。5. 对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源 )、（ 传输或耦合的通道 ）和对干扰敏感的接收电路。6. 干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（ 传导 ）耦合、公共阻抗耦合、静电耦合和（ 电磁 ）耦合。7. RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为（ +5 +15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 -15 ）V。8. 智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确 ）度越高；系统误差越小，表明测量的（ 准确 ）度越高。9. 智能仪器的故障自检方式主要有（ 开机 ）自检、（ 周期性 ）自检和键控自检三种方式。10. 双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢 ），抗干扰能力（ 强 ）。11. 智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型 ）、（ 校正数据表 ）或通过曲线拟合来修正系统误差。12. 为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离变压器 ）、（ 低通滤波器 ）和高性能直流稳压电源。13. 为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均 ）滤波法，当系统要求测量速度较高时，可采用（递推平均 ）滤波法。14. 随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（ 个人 ）仪器和（虚拟 ）仪器等新型智能仪器。15. 智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘 ）、（ 模拟量I/O通道 ）、总线和接插件等的检查。16. 异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步 ）信息，降低了对时钟精度的要求，但传输效率（较低 ）。17. 智能仪器是指将（计算机 ）技术和（测量控制 ）技术有机的结合在一起的新一代电子仪器。18. 在信号通道使用光电耦合器，能有效抑制（尖峰脉冲 ）干扰和各种（噪声 ）干扰。19. 智能仪器中自动量程转换的方法主要有两种，一种是根据被测量的大小，自动切换到不同量程的（传感器 ）上，另一种是自动改变电路的（放大器的增益 ）达到量程切换的目的。20. 智能仪器的软件通常由（监控 ）程序、（接口管理 ）程序和实现各种算法的功能模块等部分组成。21. 智能仪器的主要特征之一是，几乎都含有自动（量程 ）转换、自动（零点 ）调整等功能。22. 异步串行通信方式中，传送一帧字符信息由起始位、（数据位 ）位、( 奇偶校验 )位和停止位等四部分组成。23. 根据测量误差的性质和特性，一般可将其分为三类，即随即误差、（系统 ）误差和（粗大 ）误差。24. 不同设备之间进行的数字量信息交换或传输，称为（ 数据接口 ）。每秒钟串行发送或接受的二进制位数目，称为（波特率 ）。二、选择题1. 智能频率计采用多周期同步测量原理，是为了（A ）。A 在宽频率范围获得高精度 B 提高测量速度C 便于程序设计 D 减小标准频率误差2. 智能数字频率计中采用的多周期同步测量原理，其中“同步”的含意是指（ A ）同步。A 被测信号fx与时基信号f0 B 被测信号fx与闸门开启和关闭C 两个闸门的控制信号 D 时基信号f0与闸门开启和关闭3. 某智能仪器准备采用LED数码管显示器，为尽可能节约单片机的I/O口资源，应采用下列显示方案中的哪一种方案。（A ）A 软件译码动态扫描显示 B 硬件译码动态扫描显示C 硬件译码静态显示 D MCS-51串行口方式0扩展I/O口驱动显示器4. 在智能仪器中，模拟输入通道的抗干扰技术包括（ D ）。A 对差模干扰的抑制 B 对共模干扰的抑制C 采用软件方法提高抗干扰能力 D 以上三种方法都包括5. ADC0809是8位的A/D转换器，当额定输入电压为5V时，其分辨率约为( B )。A 0.625V B 19.5mV C 50mV D 5mV6. MC14433（11位）是三位半双积分型A/D转换器，当额定输入电压为2V时，其分辨率为( C )。A 2V B 0.57V C 1mV D 0.5mV7. 智能仪器的自动零点调整功能通常是由（ C ）的方法实现的。A 软件 B 硬件 C 软、硬件相结合 D 斩波稳零技术8. 采样保持器在模拟通道中的作用是（ B ）。A 提高系统采样速率 B 保证在A/D转换期间A/D输入信号不变C 保持系统数据稳定 D 使A/D输入信号能跟上模拟信号的变化9. 在下列哪种情况下，智能仪器的模拟输入通道需要使用采样保持器？（C ）A 在A/D转换期间输入模拟量基本不变 B 对A/D转换精度要求较高时C 在A/D转换期间输入模拟量变化剧烈 D 对A/D转换速度要求较高时10. 用某三位半数字电压表的200V量程测量某电压的读数为120.0V，已知该仪器的固有误差为(0.5读数+0.1满度)，由于固有误差产生的测量误差是( A )。A 0.8V B 0.12V C 0.6V D 0.5V11. 某智能温度测量仪的测温范围是-1001500，当要求分辨率为0.1时，应选择下列哪一种A/D转换器芯片较为合理 ( A )。A ICL7135(四位半) B MC14433(三位半) C ADC0809(8位) D ADC1140(16位)12. 智能仪器的自检是为了实现（C ）功能。A 排除仪器故障 B 减小零点漂移 C 故障的检测与诊断 D 减小仪器的测量误差13. 下述方法哪一种可以用于减小智能仪器的系统误差。（A ）。A 利用误差模型修正误差 B 采用数字滤波器C 采用模拟滤波器 D 提高系统的抗干扰能力14. 在智能温度测量仪中用软件进行非线性补偿，是为了减小（A ）。A 系统误差 B 粗大误差 C 随即误差 D 量化误差15. 当智能仪器采集的数据中存在随即误差和系统误差时，正确的数据处理顺序是（A ）。A 系统误差消除数字滤波标度变换B 数字滤波系统误差消除标度变换C 标度变换系统误差消除数字滤波D 数字滤波标度变换系统误差消除16. 多通道智能温度巡检仪的信号流程顺序为（A ）。A 放大器A/D转换器采样保持器D/A转换器计算机B 多路开关放大器采样保持器D/A转换器计算机C 多路开关放大器采样保持器A/D转换器计算机D 放大器多路开关采样保持器A/D转换器D/A转换器17. 在智能仪器数据采集中，被测信号为直流电压，若需有效抑制被测信号中含有的脉冲干扰对测量结果的影响，数字滤波应采用（ D ）。A 算术平均滤波法 B 加权平均滤波法C 限幅滤波法 D 中值滤波法18. 在廉价、低精度DMM(数字万用表)中，广泛使用线性平均值AC/DC转换器，用此类DMM测量交流电压时，下列说法那个是正确的(B )。A 测量任意波形的交流电压时，显示的都是有效值。B 只有测量正弦交流电压时，显示的才是有效值。C 测量任意波形的交流电压时，显示的都是平均值。D 只有测量正弦交流电压时，显示的才是平均值。19. 当两台智能仪器通过串行口实现数据共享时，发现传输线上出现尖峰脉冲干扰，采用下述哪种方法可以有效消弱此种干扰。（ D ）A 对两台仪器进行电磁屏蔽 B 两台仪器均良好的接大地C 传输线使用同轴电缆 D 在信号通道使用光电耦合器三、简答题1. 智能仪器与传统仪器相比有何特点？42. 在什么情况下数据传送需要用调制解调器？调制解调器的作用是什么？413. 为什么在智能型电子计数器中，系统的时基信号是由外部电路产生的， 而不是直接由单片机内部定时器产生的？1264. 在使用电阻温度传感器单电桥测温电路中，为什么要对引线电阻进行补偿？如何进行补偿？705. 与硬件滤波器相比，采用数字滤波有哪些主要优点？316. 智能仪器的硬件主要包括那几部分？37. 智能仪器的软件通常由哪些程序模块组成？38. 简述电子计数式频率计1误差的产生原因，怎样减小1误差的影响？1339. 设计数字多用表（DMM）的交流电压测量功能时，需要用到AC/DC转换器，目前有哪两种主要转换方法？105简述它们具有哪些技术特点？105、10610. 标度变换的目的是什么？有哪几种常用方法实现标度变换？8211. 在智能仪器设计中，通常可采用哪些方法减小系统误差？24-2612. 什么是虚拟仪器？虚拟仪器通常由哪几部分组成？18713. 一般情况下，由单片机构成的智能仪器的开机自检需要检测哪些内容？1214. 智能仪器采用数字滤波器后，就不需要硬件模拟滤波器了，这种说法对吗？为什么？不对3115. 逐次逼近式数字电压表与双积分式数字电压表相比较，各有哪些主要特点？95-96四、判断题1. 数字滤波中的去极值平均滤波法，可以有效地减小智能仪器的系统误差。（ 错随机误差 ）2. 在自动零点校正、增益校正过程中，基准电压Vref的精度和稳定度影响零位误差、增益误差的校正结果。（对 ）3. 在智能温度测量仪中，针对热电阻传感器的特性采用软件进行非线性补偿，是为了减小系统误差。（对81 ）4. 智能仪器的自动零点调整功能，是在软、硬件的密切配合下完成的。（对17-18 ）5. 光电耦合器对数字量I/O通道中的尖峰干扰和各种噪声，具有良好的抗干扰效果。（对163 ）6. ADC0809是8通道8位逐次逼近型A/D转换器，当满量程电压为5V时，它的分辨率是19.5mV。（对 ）7. 在智能仪器的模拟量输入通道中，当A/D转换期间输入模拟量快速变化时，需要使用采样保持器。（对 ）8. 在智能温度测量仪中，无论使用热电阻传感器还是使用半导体集成传感器，都必须进行非线性补偿。（错 ）9. 智能仪器设置自动量程转换功能后，必须设计完善的输入保护措施，使其最小量程能够承载最大允许输入量而不损坏，直至量程自动调整为最大量程。（ 对 ）10. 智能仪器在数据通信中使用调制解调器，是为了获得更高的数据传输速率。（ 错41 ）11. 智能仪器的开机自检是为了减小仪器的测量误差。（对 ）12. 智能温度测量仪中使用软件进行非线性校正，主要是为了校正传感器输出特性的非线性。（错 ）13. 与同轴电缆相比，双绞线具有更宽的频带，因此在微机实时系统的长线传输中，获得广泛应用。（错164 ）14. 中值滤波可以有效地减小脉冲干扰造成的误差。（对31 ）15. 智能仪器的自动零点调整功能是由纯软件的方法实现的。（错 ）16. RS-232C标准串行接口总线采用的是TTL电平，因此它的传输距离比RS-485短。（ 对44、46 ）17. 软件抗干扰技术具有成本低、灵活性高等特点，完全可以取代硬件抗干扰措施。（错 ）五、综合题1. 在智能数字频率计中，多周期同步测量原理可实现全频段等精度测量，设计一个用MCS-51单片机实现此功能的结构框图。要求：1) 画出结构框图1392) 简述其实现全频段等精度测量的原理。1402. 设计某台智能电子称，称重范围为0100kg，要求重量分辨率为0.1kg。设电阻应变式重量传感器的输出信号电压为050mV，要求每秒钟检测3次。1) A/D转换器至少要选择多少位的？102) 选择适当型号的A/D转换器芯片。MC144333) 根据所选的A/D转换器芯片，确定模拟通道的总放大倍数Au。（40）3. 设计某台智能温度测量仪，设计要求：测温范围为-50150；温度分辨率为0.1；测量误差小于1；测量速度为3次/秒，根据上述要求，1) A/D转换器至少应选多少位的？（3位半）选择适当型号的A/D转换器；MC144332) 为简化程序设计，应选择哪种类型的温度传感器（半导体集成）？选择一种能满足设计要求的温度传感器的具体型号。AD5904. 某智能测温仪的测量范围为-50+150，当时，对应的A/D转换值为N=0，当时，对应的A/D转换值为N=2000。4) 若用软件实现标度变换，求标度变换的公式；t=0.1N-505) 若要求显示分辨率为0.1，则显示器需要几位数码管？45. 去极值平均滤波兼有算术平均滤波和中值滤波的优点，简述去极值平均滤波的算法，并画出程序流程图。326. 试画出智能型温度测量仪的硬件组成框图。657. 画出由单片机构成的智能仪器自动零点调整的原理示意图，并说明实现自动零点调整的过程。188. 用一台电子计数器测量Tx=0.02S的信号周期，当时标信号选择为1S时（周期倍乘Kf=1）。1) 计算由于“1误差”引起的相对误差；1/N（1us/Tx）2) 如何减小“1误差”？（选择大闸门时间）9. 用一台6位计数式频率计测量fx=500kHz的信号频率。1) 当闸门时间为0.1S时，试计算由于“1误差”引起的相对误差；1/N;(N=0.1fx)2) 如何减小“1误差”。增大N（N=T闸门*fx）