(完整word版)智能仪器重点与参考答案(word文档良心出品)

1、智能仪器期末复习第一章一、智能仪器：是计算机技术与测试技术相结介的产物，含冇微计算机或微处理器的测量仪 器。二、虎拟仪器:通常由计算机、仪器模块、软件模块3部分组成。四、五、六、三、智能仪器发展趋势：1、微型化2、多功能化3、人工智能化4、网络化 智能仪器的分类：1、微机内嵌（内藏）式2、微机扩展式 智能仪器由两大部分组成：硬件部分、软件部分.智能仪器的特点：1）操作口动化2）自测功能3）数据分析和处理功能4）友好的人机対话功能5）町程控操作能力第二章一、单通道结构：当被测信号只右一路时采用。传感器一信号调理电路一S/HA/DCPU 多通道结构：P10二、传感器的分类：按转换原理分类：物理传感

2、器和化学传感器按输出信号分类：模拟传感器、数字传感器和开关传感器三、传感器性能指标：线性范W、精度、灵敏度、稳定性、频率响应特性四、放大：1、程控放大器（PGA）：程控反相放人器、程控同相放大器、集成程控放人器2、隔离放人器：1）光电耦合隔离放大器2）变压器耦合隔离放大器3）电容耦合隔离放大器五、模拟多路开关：机械触点式开关和集成模拟电子开关六、A/D转换器 过程：釆样一量化f编码七、并联A/D由分压电阻链、电丿R比较器、寄存器、优先编码器组合成八、A/D技术指标仔转换梢度（采用分辨率和转换误差來描述）和转换速度九、A/D转換畧与微处理畧相連应考虑的问题：(1)(2)(3)(4)(5)数据输出

3、线的连接，按数据线的输出方式主要分为并行和串行两种。A/D转换的启动信号的连接： 转换结束信号的处理方式： 时钟的提供： 参考电压的接法； 开关最输入通道结构P48第三章一、模拟量输出通道是将微机输出的数字最转换成适合与执行机构所要求的模拟最的坏节二、单路模拟城输出通道的结构：微型计算机一寄存器一D/A-放人/变换电路一执行机构三、（重）D/A转换原理（分类）：权电阻网络D/A转换器、倒T型电阻网络D/A转换器、权 电流型D/A转换器等。四、D/A转换S的主要技术指标：1、转换精度 （1）分辨率（2）转换误差：增益课差、漂移误差、非线性误差2、转换速度第四章一、键盘接口涉及的问题：（1）识键：

4、确定是否有键按卜（2）译键：识别按键并确定键值。P70线反转法（3）键值分析：根据键值找出相应处理程序的入II并执行。 在钮盘输入中还需要解决抖动、单次键入与连击等问题。二、LED显示器常分为段码式显示器和点阵式显示器，LED显器的显/j方式有静态显zH和动态显/j N0=0, 则m= 0200-400)x1.4(X)=936.第六章一、仪器的口动校准：内部自动校准、外部自动校准二、量程自动转换:采用程控放人器、选用不同量程的传感器三、常见的故障自检有开机自检、周期性自检和键控自检3种方式.锁件故障检测:RAM的自检、ROM的自检、键盘与显示器的自检、输入通道的自检输出四、(巫)通道的自检、总

5、线的口检输入通道自检输出通道自检第七章一、来自信号外部、可以用屏蔽或接地的方法加以减弱或消除的影响称为“干扰”；由于材 料或器件内部的原因而产生的污染称为“噪声”。二、干扰入仪器的渠道主要有三个：（1）空间电磁场。（2）传输通道。（3）配电系统。三、干扰的分类按干扰产生的原ra分类：（1）放电干扰（2）高频振荡干扰（3）浪涌干扰按干扰传导模式分类：串模干扰（常模干扰）和共模干扰。按干扰波形及性质分类：持续正弦波偶发脉冲电压波形脉冲列四、干扰源、耦合通道、接收体是形成干扰的三个要素.五、（重）干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场耦介，公共阻抗耦合！ n接、辐射、 漏电耦合。抑制干扰的主要技术

6、：隔离、滤波、屏蔽与双绞线传输、接地 隔离技术：光电隔离、继电器隔离、变压器隔离、布线隔离。 滤波器分为下面四种：（1）低通滤波器：允许低频信号通过，但阻止鬲频信号通过。（2）高通滤波器：允许高频信号通过，但阻止低频信号通过。（3）帯通滤波器：允许规定的某频段信号通过，但阻止高丁-或低于该频段的信号通过。（4）带阻滤波器：只阻止规定的某频段信号通过，但允许高于或低于该频段的信号通六、七、八、过0九、根据干扰的耦合通道的性质，屏蔽可分为静电屏蔽、电磁场屏蔽和磁场屏蔽三类。十、电源系统干扰：交流电源系统绝决（选用供电品质好的电源、抑制尖峰:扰、采用交流 稳压器稳定电网电压、利用UPS保证不中断供电

7、）可鼎度：可鼎度足指产品或系统任规运条件下和规定的时间内完成规定功能的成功槪率 元器件的选择是根本，合理安装调试是基础，系统设计是手段，外部环境是保证，这是可靠性设计遵循的基本准則冗余技术P167第八章智能仪器中的公共数字传输通道称为总线。总纟戈按连接范闱划分：片内总线(局部总线)、内部总线(系统总线)、外部总线(通信总线)。使用方便。速度快。连接灵活供电方式灵活。町以采用自供电，也町以由总线供电，并具有电源保护功能 支持的44人电缆长度为5m, USB2.0标准卜通过USB-Hub级连町达30m。 成本低廉，易于扩展。容错性能好。支持多种传输类型，以满足不同设备的需求。USB特点：(1)(2

8、)(3)(4)(5)(6)(7)(8)蓝牙技术有如下特点：(1) 使m 2.4GHz公用频段，无须向各国的无线电资源?理部门申请许可证。(2) 业务分配灵活，可以支持一个异步数据通道，或者-3个并发的同步语音通道，或 者一个同时传送异步数据利同步话音的通道，同时町传输语音和数据(3)(4)(5)(6)采用快频段，短分组和前向纠错技术，町有效降低F扰，提I通信的安全性。 具仃很好的抗干扰能力。低功耗。开放的接II标准。第九章智能仪设计的基本要求：1)2)3)4)功能及技术指标要求町靠性要求便于操作和维护仪器工艺结构与造型设计耍求 智能仪S的设计原则：1. 从整体到局部(自顶向卜J的原则：2. 较

9、高的性能价格比原则3. 开放式设计原则智能仪的设计步W： 1-确定设计任务2.拟定总体设计方案3.方案实施简答題什么是智能仪器？智能仪S的主要特点是什么？答：内含型计算机并带有GP-IB等通信接口的电子仪器成为智能仪特点：(1)智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关开实施对仪器的 控制从而使仪器面板的布*和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连.(2)微处 理器的运用极大的提高了仪器的性能.(3)智能仪运用微处理的控制功能，可以方 便的实现*程自动转换、自动调寒、触发电平自动调.自动校准、自动诊斷等功能，有 力的改善了仪器的自动化测量水平.(4)智能仪器具有友好的人机对话能力

10、。(5)智 能仪器一般都配有GP-IB或RS.232等通信接口，是智能仪器具有可程控操作的能力 19研制智能仪器大致要经历哪些阶段？试对各阶段的工作内容做一简要的叙述 答确定设计任务：首先根据仪器最终要实现的设计目标，編写设计任务说明书，明确仪 应具备的功能和应达到的技术指标2拟制总休设计方案：设计者应首先一句设计的要求 和一些约束条件，提出几种可能的方案.3确定仪器工作总框图：当仪器总体方案和选用的 微处理S的种类确定后，就应采用自上而下的方法，把仪S划分成若干个便于实现的功能 模块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图.4硬件电路和软件的设计与调试：一旦仪 工作总框图确定后，硬件电路和软件

11、的设计工作就可以齐头并进-5整机联调：硬件、软 件分别装配调试合格后，就要对硬件、软件进行联合调试.1- 10为什么目前智能仪器主机电路大多数采用单片机？选择单片机时应主要考虑哪些因 素？答：单片机性能増强、体现在指令指令执行速度有很大提升；单片机集成了大容量片上伽$h 存储器，并实现了 ISP和IAP,单片机在低电压、低功耗、低价位、LPC方面有很大进步, 单片机采用了数字模拟混合集成技术，将A/D、D/A、锁相环以及USB、CAN总线接口等都 集成到单片机中，大大地减少片外附加件的目，进一步提高了系统可靠性能。单片机 的选择要从价格、字长.输入/输出的执行速度、编程的灵活性、寻址能力.中断

12、功能、直 接存储器访问(DMA)能力、配套的外围电路芯片是否丰富以及相应的并发系统是否具备 等多方面进行综合考虑2- 1. A/D转换器与D/A转换器分别有哪些主耍技术指标？分辨*和转换精度这两个技术指 标有什么区别和联系答：A/D转换器技术指标：L分辨率与*化误差；2转换精度,3转换速度；4满刻度范围。 D/A转换器技术指标，1分辨,2转换精度；3转换时间,4尖峰课差.分辨率是衡* A/D转换分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标，转换精度反映了一个 实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在*化值上的差值，用绝对溟差或相对溟差来表示 22逐次比较式、并联比较式和积分式A/D转换器各有什么特点？

13、答：逐次比较式A/D转换器转换时间与转换精度比较适中，适用与一般场合.积分式A/D转换的核心部件是积分,速度较,但抗干扰性能力强，适用于在数字电 压表类仪中采用.并行比较式A/D转换S,转换速率可以达到很ft,但抗干扰能力差, 由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位.适用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器 数据采集系统主要由哪几部分组成，每部分主要功能是什么？答：数据采集系统把多路开关、模拟放大器、采样/保持器、A/D转换器、控制逻辑以及微 处理器系统的接口电路等都集成在一块芯片中，构成数据釆集集成电路3- 1.独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘各有特点？分别适合于什么场合？答：独立式盘：一键

14、一钱，即每一按键单独占用一根检测贱与主机相连.优点是键盘结 构简单，各测试线相互独立，按键识别容易.缺点是占用较多的检经，不便于组成大型 盘矩阵式键盘：把检测线分别分成两组，一组为行贱，另一组为列找，按键放大行线和列统 的交叉点上-当需要的按大于8时，一般采用矩阵式键盘.交互式键盘：任两检测践之间均可以放置一个按键其所占用的检测践比矩阵式还要少， 但是这种键盘所使用的检测线必须具有位控功能的刃向I/O端口线.3- 4.分析法设计键值分折程序有什么优点7简述其设计步答：键盘分析程序的任务是对键盘的操作做出识别并调用相应的功能程序模块完成预订的任务直接分析法的优点是简明直观，缺点是命令和识别和处理

15、程序的执行交错在一起，相互牵 制.层次不清楚，当采用多用复用次数较多时，这一矛盾尤其夹出，用状态分析法可 以克服这些缺点状态分析法步： 1用状态图准确表述按键操作序列的定义！ 2状态表,3固化状态表：4 键盘分析程序的设计3- 6试比较七段LED显示S静态与动态多位数字显示系统的特点答：静态显示；每位显示都应有各自的锁存器、译码器（若采用软件译码，译码器可省去） 与驱动器锁存器，用以锁存各自待显示数字的BCD码或段码每一次显示输出后保持显示 不变，仅在特显示数字需要改变时，才更新其数字显示S中锁存的内容.其优点是占用机 时少，显示稳定可靠.缺点是当显示的位数较多时，占用的I/O 口较多.动态显

16、示：微处理器或控制器应定时地对各个显示器进行扫描，显示器件分时轮流工作， 每次只以使用一个器件显示，但由于人的视觉暫留现象，仍感觉所有的S件都在同时显示。 优点是使用硬件少，占用I/O 口少.缺点是占用机时长，只要不执行显示程序，就立刻停 止显示4- 1.试述在GP-IB接口系统中控者、讲者和听者三类装置之间的相互关系.它们各自的功 能是什么？答：讲者是通过总线发送仪S消息的仪器装*;听者是通过总线接收由讲者发出消息的装 置：控者是数据传输过程中的组织者和控制者.在一个GP-IB系统中可设置多个讲者，但在 某一时刻只能有一个讲者在起作用，听者可以设置多个，并且允许多个听者同时工作.控 者通常由

17、计算机担任，GP-IB系统不允许有两个或两个以上的控者同时起作用.4-2.GP-IB 接口系统的基本特性有哪些？答：1.可以用一条总线相互连接，若干台装置，以组成一个自动测试系统* 2数据传输采 用并行比特（位，串行字节（位组）双向异步传输方式，其最大传输速率不超过1兆字节 每秒；3总线上传输的消息采用负逻輯；4地址容*; 5般适用于电气干扰轻微的实验室 和生产现场4- 4 GP-IB接口总线共有哪几条信号鏡？它们各自的作用是什么？答：总找是一条24芯电缆，其中16条为信号践，其余为地贱及屏腋线16条信号贱分为：1.8条双向数据总线（DI0LDI08）,其作用是传递仪器消息和大部分接口消息，包

18、括数据、 命令和地址,23条数据挂钩联络线（DAV、NRFD和NDAC）,其作用是控制数据总线的时 序，以保证数据总线能正确、有节奏的传递信息；35条接口管理控制线（ATN. IFC、REN、 EOI和SRQ）其作用是控制GPIB总线接口的状态4- 6. GP-IB标准规定应有哪几种功能？ 一台智能仪器是否必须同时具备这些功能？GP-IB的十种接口功能：控者功能（C）、讲者功能（T）、听者功能（L人源挂钩功能（SHX 受者挂钩功能（AH）、服务请求功能（SR）、并行点名功能（PP）、远控本控功能（R/L）、装 M发功能（DT）和装置清楚功能（DC）5亠什么是算法？什么是测量算法？测量算法应包哪

19、些主要内容？答：算法即计算方法，是为了使计算机获得某种特定的计算结果而制定的一套详细的计算 方法和步骤，一般表现为数学公式或操作流程.测量算法则是指直接与测*技术有关的算 法测量算法包括自检、自动检测、克服系统课差的校正和克服随机误差的滤波处理54为 什么要进行量程转换？智能仪器怎样实现量程转换？答：自动量程转换可以使仪器在很短的时间内自动选定在最合理的量程下，从而使仪器获 得高度的測*,并简化了操作自动程转换由最大:程开始，逐级比较，宜至选出最 合适的量程为止.量程的设定由CPU通过特定的输出端口送了*程控制代码实现，这些代 码就是控制量程转换开关的控信号，送出不同的控制代码就可以决定开关的

20、不同组态， 使电压表处于某一量程上5- 6采用数字滤波算法克服随机课差具有哪些优点？答：采用数字滤波算法克服BS机课差的优点：(1)数字滤波只是一个计算过程，无希硬件， 因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配.特性波动、非一致性等问模拟滤波器在频率很 低时较难实现的问题，不会出现在数字滤波S的实现过程中.(2)只要适当改变数字滤波 酚有关参数，就能方便的改变滤波特性，因此数字滤波使用时方便灵活.57什么是仪器的系统误差？智能仪器如何克服仪器的系统误差？答：系统课差是指在相同条件下多次测*同一*时，溟差的绝对值和符号保持恒定或在条 件改变时按某种确定的规律而变化的课差.修正方法：1 利用课差模型修正系

21、统溟差,2. 利用校正数据表修正系统课差：3通过曲线拟合来修正系统课差.5匕简述智能仪S利用误差模型修正系统误差的方法和利用曲践拟合修正系统误差的方法 答：利用课差模型：首先通过分析来建立系统的课差模型，再由课差模型求出误差修正公 式.误差修正公式一般含有若干误差因子，修正时，先通过校正技术把这些误差因子求出 来，然后利用修正公式来修正测量结果，从而削弱了系统误差的影响.采用曲线拟合对测 *结果进行修正的方法是，首先定出f(x)的具体形式，然后再通过对实测值进行选定函数的 数值计算，求出精确的测*结果.5- 9.与硬件滤波S相比，数字滤波S具有哪些优点？答：字滤波具有硬件滤波器的功效.却不需要硬件开销，从而降低了成本，由于软件的