智能测试考试.doc

1.、测试系统的组成以及各部分作用，线性度，画图说明拟合方法，例如直线拟合？组成：测试系统包括传感器、信号调理、数据采集、数据处理、显示。作用：1、激励装置(exciting device)：通过激励装置作用于被测对象，使之产生出我们要获取的信号。2、传感器(sensor)：是将被测信号转换成某种电信号的器件。3、信号调理(signal conditioning)：把来自传感器的信号转换成更适合于进一步传输和处理的形式。这种信号的转换，多数是电信号之间的转换，如幅值放大、调制处理和滤波处理等。4、信号处理(signal processing )：对来自信号调理环节的信号进行各种运算和分析。5、信号显示(display)、记录(record)环节：是将来自信号处理环节的信号以观察者易于观察的形式来显示或存贮测试的结果。6、反馈(feedback)、控制(control)环节：主要用于闭环控制系统中的测试系统。线性度：定义：校准曲线接近规定直线的吻合程度。意义：检测测试系统的输出与输入系统能否像理想系统那样保持正常值比例关系（线性关系）的一种度量。计算方法：在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差（Ymax）与满量程输出（Y）的百分比，称为线性度（线性度又称为“非线性误差”），该值越小，表明线性特性越好。计算公式：=Ymax/ Y*100 2、画图说明计算机测试系统各部分组成及作用软件接口被控制的测量仪器或设备仪器或设备微机微处理器计算机测试系统结构计算机为现代测试和测量系统的基础。 程控仪器：能接受程序控制并据之改变内部电路工作状态，以及完成特定任务的测量仪器接口任务：提供机械兼容、逻辑电平方面的匹配，并能通过数据线交换电信号信息。智能仪器：以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起组成的智能化测量控制系统。虚拟仪器：数据存储、数据分析、数据显示用软件来完成，只额外提供一定的数据采集硬件。3、热电偶的工作原理，画测两点温差的图，（两点温度极性倒过来）工作原理：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的4、智能传感器与传统传感器的突出优点，实现途径，区别智能传感器组成：传统的传感器微处理器(或微计算机)所谓智能传感器，就是带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。智能传感器的最大特点就是将传感器检测信息的功能与微处理器的信息处理功能有机地融合在一起。特征：具备通信总线接口、兼有信息监测、信息处理和信息传输智能：通过存放于微处理器中的功能强大的软件，对系统进行智能化，如非线性自动校正、自校零、自校准、自补偿、自检验、噪声抑制等。分界：10-155、测压力的传感器的典型方式应变式压力计、压电式压力传感器、电容式压力传感器和霍尔式压力计等应变式压力计电阻应变效应：电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，称为电阻应变效应。 金属电阻应变片：金属电阻应变片分为金属丝式和箔式半导体应变片：半导体受力时，电阻率发生变化，电阻率随应力变化的关系称为半导体压阻效应。半导体应变片电阻 的变化主要是电阻率变化引起的，表示为 膜式应变传感器：是一种简单的平膜压力传感器，应变片贴在膜片的内表面。膜片感受压力时产生应变，使应变片有一定的电阻输出。薄膜应变片是用溅射或蒸发的方法将半导体或金属敏感材料镀在弹性基片上的。压电效应 某些电介质物体在某方向受压力或拉力作用产生形变时，表面会产生电荷。外力撤消后，又回到不带电状态。这种现象称为压电效应。具有压电效应的物体称为压电材料，如天然的石英晶体，人造压电陶瓷等。电容式压力及力传感器是将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容量的变化的一种传感器。实际上，它本身就是一个可变电容器。电容式传感器有三种基本类型：变极距型、变面积型、变介电常数型霍尔式压力计是利用霍尔元件测量弹性元件变形的一种电测压力计，它结构简单，体积小，频率响应宽，动态范围(输出电动势的变化)大，可靠性高，易于微型化和集成电路化。但信号转换效率低，温度影响大，使用于要求转换精度高的场合必须进行温度补偿。 6、常用软件滤波方法例如加权、算术平均滤波等简单说一下7、什么是虚拟仪器，主要特点，以及组成（软硬件）虚拟仪器是在计算机基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的仪器。 传统仪器虚拟仪器关键是硬件关键是软件开发与维护的费用高开发与维护的费用低技术更新周期长技术更新周期短价格高价格低，并且可重用性与可配置性强厂商定义仪器功能用户定义功能系统封闭、固定系统开放、灵活,与计算机的进步同步不易与其他设备连接与其他设备极易相连虚拟仪器的功能由用户使用时自己定同其他技术相比，虚拟仪器技术具有四大优势：性能高，扩展性强，开发时间少 ，无缝集成虚拟仪器由硬件和软件两大部分构成，硬件是虚拟器的基础，软件是虚拟仪器的核心。虚拟仪器的硬件通常包括基础硬件平台和外围测试硬件设备，它们共同组成通用仪器硬件平台。基础硬件平台采用各种类型的通用计算机，如笔记本电脑、台式计算机或工作站等。外围测试硬件设备可以选择GPIB系统。VXI系统、PXI系统、DAQ系统或串口系统等，也可以选择由两种或两种以上的系统构成的混合系统。其中，最简单、最廉价的形式是采用基于ISA或PCI总线的数据采集卡（DAQ），或是基于RS232或USB串行总线的便携式数据采集模块。虚拟仪器的软件包括操作系统、仪器驱动器和应用软件层次。操作系统是虚拟仪器软件系统的基础平台，可以为windows98、NT、2000、SUNOS、linux等。仪器驱动器软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，它建立在I/O接口操作软件的基础上，是连接应用软件与外围硬件模块的桥梁。应用软件包括实现仪器功能的测试程序和实现虚拟面板的界面程序。用户通过虚拟面板与虚拟仪器进行对话。8、当前智能测试技术的现状与发展趋势（分析展开）智能微尘传感器 智能微尘（Smart Micro Dust）是一种具有电脑功能的超微型传感器。从肉眼看来，它和一颗沙粒没有多大区别。但内部却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件。 目前，直径约为5mm的智能微尘已经问世，智能微尘的外形及内部结构如图24所示。未来的智能微尘甚至可以悬浮在空中几个小时，搜集、处理并无线发射信息。智能微尘还可以“永久”使用，因为它不仅自带微型薄膜电池，还有一个微型的太阳能电池为它充电。最近，美国英特尔公司制定了基于微型传感器网络的新型计算机的发展规划，也将致力于研究智能微尘传感器网络的工作。 生物芯片 生物传感器系统亦称生物芯片，它是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科技革命。 生物芯片不仅能模拟人的嗅觉（如电子鼻）、视觉（如电子眼）、听觉、味觉、触觉等，还能实现某些动物的特异功能（例如海豚的声纳导航测距，蝙蝠的超声波定位，犬类极灵敏的嗅觉，信鸽的方向识别，昆虫的复眼）。 生物芯片的效率是传统检测手段的成百、上千倍。 总线技术 智能传感器的总线技术现正逐步实现标准化、规范化。 目前所采用的总线主要有以下六种：Wire 总线，I2C总线，SMBus，SPI总线，Micro Wire总线，USB总线发展方向虚拟传感器 虚拟传感器是基于软件开发而成的智能传感器。它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，利用软件还可完成传感器的校准及标定，使之达到最佳性能指标。 网络传感器 智能传感器的另一发展方向就是网络传感器。 网络传感器是包含数字传感器、网络接口和处理单元的新一代智能传感器。 被测模拟量数字传感器数字量微处理器测量结果网络。 可实现各传感器之间、传感器与执行器之间、传感器与系统之间的数据交换及资源共享，在更换传感器时无须进行标定和校准，可做到“即插即用”。 10种软件滤波方法滤波方法方法优点缺点限幅滤波法（程序判断滤波法）根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）：每次检测到新值时判断： 如果本次值与上次值之差A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值。能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差。中位值滤波法连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列，取中间值为本次有效值。能有效克服因偶然因素引起的波动干扰 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果对流量、速度等快速变化的参数不宜。算术平均滤波法连续取N个采样值进行算术平均运算：N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用，比较浪费RAM。递推平均滤波法（滑动平均滤波）把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据(先进先出原则)；把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=412；温度，N=14对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高适用于高频振荡的系统灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM。中位值平均滤波法（防脉冲干扰平均滤波）相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”。连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值。N值的选取：314融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。测量速度较慢，和算术平均滤波法一样，比较浪费RAM。限幅平均滤波法相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差比较浪费RAM一阶滞后滤波法取a=01本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合。相位滞后，灵敏度低。滞后程度取决于a值，不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。加权递推平均滤波法是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权。通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。适用于有较大纯滞后时间常数的对象，和采样周期较短的系统。对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。消抖滤波法设置一个滤波计数器，将每次采样值与当前有效值比较：如果采样值当前有效值，则计数器清零如果采样值当前有效值，则计数