智能仪器试题及答案

智能仪器设计基础试题一、判断题（每题2分,共20分）1.因中值滤波满足比例不变性,所以是线性(de)滤波器.（）2.基准电压Vr(de)精度和稳定性影响零位误差、增益误差(de)校正效果.（）3.测量获得一组离散数据建立近似校正模型,非线性校正精度与离散数据精度无关,仅与建模方法有关.（）4.RS232通信采用(de)是TTL电平,因此它(de)传输距离比485短.（）5.USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电.在自供电模式下,USB设备不需要任何外接电源设备.（）6.LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式,这两种驱动方式可在使用时随时改变.（）7.智能仪器中(de)噪声与干扰是因果关系,噪声是干扰之因,干扰是噪声之果.()8.软件开发过程(de)三个典型阶段是定义、开发和测试.（）9.RAM测试方法中,谷值检测法无法检测“粘连”及“连桥”故障.（）10.曲线拟合要求y=f（x）(de)曲线通过所有离散点（xi,yi）.（）二、选择题（每题2分,共20分）1.多通道数据采集系统(de)框图如下图所示.其中（1）~（4）各部分(de)组成为:()A.放大器、A/D转换器、D/A转换器、计算机B.多路开关、放大器、A/D转换器、计算机C.多路开关、放大器、D/A转换器、计算机D.放大器、多路开关、A/D转换器、D/A转换器2.仪器采集数据中存在随机误差和系统误差,基本数据处理顺序是:()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3.设采集数据由信号加噪声构成,应根据()确定滤波算法A.噪声统计规律B.信号特征和噪声统计规律C.信号特征D.只能用多种滤波算法试验,由处理效果确定.4.采样保持器(de)作用是()A.提高系统(de)采样速率B.保持系统(de)数据稳定C.保证在A/D转换期间ADC前(de)模拟信号保持不变D.使A/D转换器前信号能跟上模拟信号(de)变化5.采集数据中含有脉冲性干扰,信号为直流,则应选择()滤波算法.A.算数平均法B.加权平均法C.限幅滤波法D.去极值平均法6.在开发USB系统(de)时候,首要(de)任务是利用()实现设备(de)枚举过程,提供各种设备信息.A.中断传输B.控制传输C.同步传输D.批量传输7．若非编码矩阵键盘(de)列线外接下拉电阻,该矩阵(de)扫描码应是().A．行线输出高电平B．列线输出高电平C．行线输出低电平D．列线输出低电平8．在智能仪智中,A/D转换(de)抗干扰技术包括().A.对差模干扰(de)抑制B.对共模干扰(de)抑制C.采用软件方法提高A/D抗干扰能力D.以上三种都包括9．在进行数字电路(de)可测试性设计时,下面说法错误(de)是().A．设计上应避免“线或”逻辑B．所有不同相位和频率(de)时钟都应来自单一主时钟C．数字电路应设计成主要以异步逻辑电路为基础(de)电路D．电路应初始化到一明确(de)状态,以便确定测试(de)方法10．下面()调试方式在目标机不存在(de)情况下也可以进行代码(de)调试.A．ROM仿真器B．在线仿真器C．片上调试D．JTAG三、填空（每空2分,共20分）1．假设一12位(de)A/D转换器,其满量程电压为10V,则它(de)分辨率是_____.2．某仪器(de)非线性采用分段线性插值法进行校正,设段数为4,最少需要_____对（Xi,Yi）已知实验数据.3．利用8片模拟多路开关CD4051设计64路(de)输入通道.已知CD4051(de)漏电流为20nA,开关导通电阻

300Ω,设信号源内阻1000Ω.则多路开关漏电流和导通电阻产生(de)误差大小为_____.如果采用级连方式

连接,则需要多路开关_____片.用级连方式连接电路产生(de)误差大小为_____.4．某智能温度测量仪采用8位ADC,测量范围为10～100℃,仪器采样数据经滤波和非线性校正后(de)数字量

为0028H.A0=10℃,Am=100℃,Nm=FFH=255,Nx=28H=40.则对应(de)实测温度是_____.5.设在某数据采集系统中,对正弦信号U=（Umsinωt）/2采样.采/保(de)孔径时间tAP=20ns,A/D转换

器(de)位数为12位,求采样精度达到1LSB(de)最高信号频率是_____.若S/H(de)捕捉时间tAC=3μs,稳定时间

ts=2μs,A/D转换时间tCONV=40μs,输出时间tOUT=4μs则通道(de)吞吐率是_____.6．检测直流电压信号由于50Hz工频干扰使测量数据呈现周期性波动.设采样周期Ts=1ms,采用算数平均滤波算法,

消除工频干扰.选择平均点数_____.7．某种仪器100台,工作1000h,假设有2台发生故障,则这种仪器(de)千小时(de)可靠率为_____.四、简要回答下列问题（25分）1.简述推动智能仪器发展(de)主要技术.2.简述智能仪器设计(de)基本原则.3.简述USB既插既用机制实现(de)原理.4.可靠性是智能仪器中一个重要(de)技术指标.请写出智能仪器中常用(de)提高硬件和软件可靠性(de)方法.5.什么是可测试性智能仪器设计中引入可测试性设计有什么优缺点五、设计题（15分）试设计一温度检测系统.要求系统能检测8路温度信号（假设温度传感器(de)输出信号幅度0~25mV）,测试

(de)温度范围为0~500℃,温度分辨率为℃.测试(de)最终结果用LCD显示器或LED显示器显示出来.对多通

道(de)测量信号要有自动巡回检测(de)功能和选择某一通道进行单一测量(de)功能.若采用自动巡回检测方式,要求每一

通道每秒钟检测100次.仪器要具有与其它仪器或微机进行通讯(de)能力.画出仪器(de)硬件框图,并说明每部分(de)参

数及其选择原则.（1）根据设计要求,放大器(de)放大倍数至少应为多少（2）A/D转换器至少应选择多少位(de)（3）A/D转换器(de)速率至少为多少

（4）根据设计要求,如果选用LED显示器,至少应用几位LED显示（5）测试系统与外界(de)通讯如选用串行通信,你准备选择哪种总线它(de)最远传输距离是多少（6）如果系统用89C51单片机做控制器,用字符式LCD显示模块做显示器,请画出图2中单片机与显示模块(de)

三根控制线RS、R/W和E(de)接口电路.这三根控制信号(de)时序图如图1,它们(de)功能为：RS：寄存器选择输入线.当其为低电平时,选通指令寄存器；高电平时选通数据寄存器.R/W：读/写信号输入线.低电平为写入,高电平为读出.E：使能信号输入线.读状态下,高电平有效；写状态下,下降沿有效.

图1

图2答案：答案：一、否、是、否、否、否、否、是、否、否、否二、B、B、B、C、D、B、A、D、C、B三、

1．

2.5

3.,9,；

4.24

5．,；

6.20

7.四、1．

传感器技术：信号检测是通过传感器实现(de),为适应智能仪器发展(de)需要,各种新型传感器不断涌现.

A/D等新器件(de)发展显着增强了仪器(de)功能与测量范围.

DSP(de)广泛应用：由于DSP芯片是通过硬件来完成上述乘法和加法运算,因此,采用DSP芯片可大大简化具有

此类数字信号处理功能(de)智能仪器(de)结构并提高其相应(de)性能,极大地增强了智能仪器(de)信号处理能力.

ASIC、FPGA／CPLD技术在智能仪器中(de)广泛使用：使仪器(de)可靠性、成本、速度等方面有提高.

LabVlEW等图形化软件技术.网络与通信技术：智能仪器要上网,完成数据传输、远程控制与故障诊断等；

构建网络化测试系统,将分散(de)各种不同测试设备挂接在网络上,通过网络实现资源、信息共享,协调工作,共同

完成大型复杂系统(de)测试任务.2．

从整体到局部（自顶向下）(de)设计原则：这种设计原则(de)含义是,把复杂(de)、难处理(de)问题分为若干个较简单、容易

处理(de)问题,然后在一个个地加以解决.较高(de)性能价格比原则：在满足性能指标(de)前提下,应尽可能采用简单(de)方案,因为方案简单意味着元器件少,开发、

调试、方便,可靠性高.组合化与开放式设计原则：开放系统是指向未来(de)VLSI开放,在技术上兼顾今天和明天,既从当前实际可能出发,

又留下容纳未来新技术机会(de)余地；向系统(de)不同配套档次开放,为发挥各方面厂商(de)积极性创造条件；向用户不断变

化(de)特殊要求开放,在服务上兼顾通用(de)基本设计和用户(de)专用要求等等..3．

即插即用技术包含2个技术层面,既热插拔和自动识别配置.热插拔(de)关键技术在于电路接插件插、拔期间强电流(de)

处理.USB在电缆以及接插件(de)设计上充分考虑了这一点,使得这个瞬时(de)强电流被安全地吸收,从而使USB设备实

现了热插拔.系统设备(de)自动识别是通过在USB主机或Hub(de)下行端口信号线上接有下拉电阻和在设备端(de)信号线上

连接上拉电阻来实现(de).既当USB主机或Hub(de)下行端口处于断开状态时,信号线电平将恒为0.当USB设备连接

上(de)瞬间,会造成USB主机或Hub端信号线(de)上冲,这样当USB主机或Hub检测到这个上冲过程,USB主机可认定

有一设备接入.4．

提高硬件可靠性：元器件(de)选择；筛选；降额使用；可靠电路(de)设计；冗余设计；环境设计；人为因素设计；仪器可靠

性实验；提高软件可靠性：认真地进行规范设计；可靠(de)程序设计方法；程序验证技术；提高软件设计人员(de)素质；消除干扰；

增加试运行时间.5．

可测试性（Testa