智能仪器设计试卷(A).doc

一、名词解释1. 量子：所能分辨的输入模拟量的最小变化量，Q=Vr/2n。2. S/H：“Sample / Hold”，采样保持。3.中值滤波：对某一被测参数连续采样n次，然后将这些采样值进行排序，选取中间值为本次采样值中值。4.孔径时间：从发出保持指令即控制信号从“采样”电平跳转到“保持”电平开始到模拟开关完全断开所经历的时间称为孔径时间tAP。5MTBF：平均故障间隔时间。二、填空题1. 数据采集系统由三部分组成，即 传感器 、 调理电路 和 采集电路 。2多路模拟输入通道可分为两大类，即 集中式采集 和 分散式采集 。3在调理电路中，滤波器设置在放大器 后面 有利于减少电路的等效输入噪声。4段码式LCD的驱动方式有 静态 驱动和 叠加（时分割） 驱动两种。5. 干扰形成的三要素是： 噪声源 、 耦合通道 和 接收电路 。三、简答题1一智能仪器的要求相对精度为1%，A/D的位数至少是多少位，为什么？n选12位；因为q=Vr/2n1000，即n10；2 已知在一段时间内采样的数据为：7，8，12，12，8求采用限幅滤波后的数据为多少？其中a=3。7 8 8 8 8；因为yn =| yn - yn-1 | 当3时，yn = yn否则，yn = yn-1（4分）3 最小二乘法校正的是什么误差？其拟合原理是什么与插值法有何不同？系统误差；通过实验获得有限对测试数据（xi，yi），利用这些数据来求取近似函数y=f(x)，并使得计算值与测量值之间的误差平方和最小。与插值法不同的是，曲线拟合并不要求y=f(x)的曲线通过所有离散点（xi，yi），只要求y=f(x)反映这些离散点的一般趋势，不出现局部波动。4. 设检测信号是幅度较小的直流电压，经过适当放大和A/D转换，由于50Hz工频干扰使测量数据呈现周期性波动。设采样周期 ，请问采用算术平均滤波算法是否能够消除工频干扰？平均点数N应如何选择？能够消除工频干扰；因为Ts.N=1/50Hz=20ms，所以N=8；四、计算题1. 一个输入电压满量程为10V的12位ADC，理论上输入模拟电压为5V1.2mV时产生半满量程，对应的输出码为100000000000。如果实际上是4.997V到4.999V范围内的模拟量输入都产生这一输出码，则绝对精度为？解： (4.997+4.999)/2-5= -0.002V。2. 300390的镉铬镉铝热电偶的分度表如图所示，试选择适当的插值点，分别利用线性插值和抛物线插值确定镉铬镉铝热电偶的热电势在14.00mV时的温度值。温度()300310320330340350360370380390热电势(mV)12.2112.6213.0413.4613.8714.2914.7115.1315.5515.97解：选取A（13.87，340）和B（14.29，350）两点作为插值基点，根据线性插值方程：y y0y1，令x14.00，并将A、B两坐标值代入插值方程，则有：y340350，解得：y343.095（）选取（13.46，330）、（13.87，340）、（14.29，350）三点为插值基点，据抛物线插值方程：y y0y1y2，同理，令x14.00，将三坐标值代入插值方程，有：y 330340350，解得：y343.122（）五、应用题1. 请设计一虚拟固体密度计(=P1/(P1-P2)，其中P1 是固体在空气中重量，P2没入水中的重量)，密度精度要求0.5%，请设计虚拟仪器的硬件和软件(后面板)。注：电桥电压输出为0-10mV。应变片压阻电桥解：硬件电路如图所示，桥式电路把检测的0-10mv的电压信号，能过AD620仪用放大器放大到200倍，输入U12的AI0；先按顺序结构采集P1重量，停止后再采集P2，最后数据处理求出密度值。因为精度为0.5%即误差为0.05/100 =1/2000，所以可以选用12位的U12，1/4096。2. 某仪用放大器的电路原理如下图所示。其中R1=R2=40K,R4=R5=R6=R7=16K。 （1）差动放大器A3的放大倍数？ （2）推导整个电路的放大倍数Af的表达式。 （3）若要求整个电路放大倍数是256（不考虑符号），那么Rg值是多少？解：（1） 差动放大器放大倍数为：1。 （2）V3-V6=（V1-V2）*（1+（R1+R2）/RG）（V3-V6）/（V1-V2）=1+（R1+R2）/RG后级R4=R5=R6=R7,所以Af=-（1+2R1/RG）（3）若令（1+2R1/RG）=256，则RG=2R1/（256-1）=80K/255=314（）