智能仪器期末复习

智能仪器期末复习

1.仪器的分类、智能仪器有哪几种结构形式基本结构

分类：高级智能仪器、模型化智能仪器、初级智能仪器、聪敏仪器 微机内嵌式和微机扩展式 输出通道 微机内嵌式基本结构： 非 电 量 D/A 单片机或DSP RAM EPROM I/O接口 外部通信 RS232、SUB 传感器 A/D 输入通道 电量 打印机 仪器面板 （键盘、开关显示器） 2.智能仪器的特点:测量过程的软件控制、数据处理、多功能化

3.数据采集系统的由哪几部分组成

传感器 模拟信号调理 数据采集电路 微机系统 4.在智能仪器中用到的放大器及特点

仪用放大器的特点：高抗共模干扰能力、高输入阻抗、闭环增益大。 隔离放大器具有以下特点：

1. 能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。

2. 泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 3. 共模抑制比高，能对直流和低频信号（电压或电流）进行准确、安全的测量。 程控增益放大器工作原理：不同的的控制信号，将产生

不同的反馈系数，从而改变 放大器的闭环增益

5.数据采集系统的主要误差 采样误差

1.采样频率引起的误差2.

.模拟电路的误差（开关导通形成的误差）

1.模拟开工导通电阻Ron的误差 2.多路模拟开关漏电流Is引起的误差 3.采样保持器衰减率引起的误差 4.放大器的误差 AD转换的误差

1.量化误差 2失调电压 3增益误差 4非线性误差

6.误差的综合方法

按方和根形式综合误差的表达式MUXAMPSHADC

2222（MUXAMPSHADC）按绝对值和方式综合误差的表达式

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7.智能仪器的主要功能

采集信息、与外界对话、记忆信息、处理信息、控制功能、自检和自诊断、 自补偿自适应、自校正自学习、量程转换 8.量程转换(计算)

9.噪声形成三要素:噪声源、耦合通道、接受电路 10.232、422、485、USB的区别

接 口 操作方式 最大距离/m 最大速率 最大驱动器数目 最大接收器数目 接收灵敏度 驱动器输出阻抗 接收器负载阻抗 负载阻抗

RS-232C 单端 15(24kb/s) 200kb/s 1 1 ±3V 300Ω 3～7kΩ 3～7kΩ

RS-422A 差动方式 1200(100kb/s) 10Mb/s 1 10 ±200mV 60kΩ >4kΩ 100Ω

RS-485 差动方式 1200(100kb/s) 10Mb/s 32 32 ±200mV 120kΩ >12kΩ 60 Ω

-0.25～+6 -7～12 对共用点电压范围/ ±25

RS-232用电平高低来表示0和1，RS-422（485）接口是利用信号导线之间的电位差。RS-485是RS-422A的变形。RS-422A为全双工，可同时发送和接收；RS-485则为半双工，在某一时刻，一个发送另一个接收。

USB具有如下一些特点：USB接口统一了各种接口设备的连接头、即插即用、具有“热插拨“、USB最多可以连接127个接口设备、USB1.1的接口设备采用两种不同的速度12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速），距离短 11.采样保持器的工作原理

由两个射极跟随器和控制开关和电容 采样期：K闭合，电容充电满以后VOUTVIN 保持期：K断开，电容端电压保持不变，输出不变 捕捉时间tAC：当发出采样指令控制信号由 “保持”电平跳变为“采样”电平之后，采样 保持器的输出电压Vo从原来的保持值过度到 跟踪输入信号Vi值所需要的时间。

孔径时间tAP：从发出保持指令即控制信号从 “采样”电平跳变为“保持”电平开始到模拟 开关完全断开所经历的时间。

建立时间他ts：从发出保持指令开始到采样、 保持器输出达到终值所需时间。

孔径误差：保持指令到达时刻输入信号的瞬

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时值和tAP结束时刻输入信号的瞬时值之差 最大孔径误差：tAP时间内输入信号的最大 时间变化率与tAP的乘积

孔径误差消除：把保持指令比预定时刻提前tAP时间发出，则电路的实际输出值就是预定时刻输入信号的瞬时值。

孔径抖动（孔径时间不定性）：tAP的不确定性，多次采样中孔径时间的最大变化量。 12.采样保持器电容选择与哪些因素有关

采样阶段要求电容充电时间短,电容要小;保持阶段电容漏电对电压造成的影响小,电容要大。 13.数字滤波器的工作原理、适用场合(20') 克服随机误差的数字滤波算法（由仪器外部环境偶然因素引起的突变性扰动或者仪器内部不稳定引起误码等造成的尖峰脉冲）

1.限幅滤波法

2.中值滤波法

3.基于拉依达准则的奇异数据滤波法（剔除粗大误差）

4.基于中值数绝对偏差的决策滤波器

抑制小幅度高频噪声的平均滤波法（如：电子器件热噪声、A/D量化噪声等）

1．算数平均

2．滑动平均 3．加权滑动平均

14.误差消除的方法

系统误差:是指在相同条件下，多次测量同一量时其大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。

恒定系统误差:校验仪表时标准表存在的固有误差、仪表的基准误差等；

变化系统误差:仪表的零点和放大倍数的漂移、温度变化而引入的误差等；

非线性系统误差:传感器及检测电路（如电桥）被测量与输出量之间的非线性关系。 仪器零位误差和增益误差的校正方法：

NNxNrN00vrvxvVr Vx(NxNo)NrN0VrN0VrNx NrN0NrN0

aNxb

非线性校正：线性插值和查表

15.多路开关采集、AD574、原理图、程序框图、启动、读取转换结果

16什么是可靠性、可靠率、失效率，可靠率和失效率之间的关系 可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内完成规定任务的能力。

可靠率R(t)是指在规定条件下和规定时间内智能仪器完成所规定任务的成功率。

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失效率λ(t)也称瞬时失效率或称故障率，是指智能仪器运行到t时刻后单位时间内发生故障的智能仪器台数与t时刻完好智能仪器台数之比。 可靠率和失效率之间的关系：

(t)N[R(t)R(tt)]NR(t)t 提高可靠性的措施：元器件的选择、筛选、降额使用、可靠的电路设计

17.噪声与干扰的关系

①噪声是绝对的，它的产生或存在不受接收者的影响，是独立的，与有用信号无关。干扰是相对有用信号而言的，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入智能仪器并影响其正常工作才形成干扰。

②噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果，是一个量变到质变的过程。 ③干扰在满足一定条件时，可以消除。噪声在一般情况下，难以消除，只能减弱。 18.克服电磁干扰的方法有哪些，具体措施有些

① 消除或抑制噪声源 ② 破坏干扰的耦合通道 ③ 消除接收电路对干扰的敏感性 ④ 采用软件抑制干扰 抑制电磁干扰的基本措施：

屏蔽、接地、浮置、对称电路、隔离技术、滤波、脉冲电路的噪声抑制 19.冗余可靠性的计算

m串联系统的可靠度RS为:

RSRi1i；并联系统的可靠度Rp为:RP11Ri

i1m20.键盘扫描矩阵和反转法的原理

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20.智能仪器软件有哪些模块组成: 自检模块、初始化模块、时钟模块通信模块、信息采集模块、数据处理模块、控制决策模块、显示模块 21.AD574 启动：

MOV DPTR,#7F00H MOVX @DPTR,A

读高8位： MOV DPTR,#7F02H MOVX @DPTR,A 读低4位： MOV DPTR,#7F03H MOVX @DPTR,A #define start XBYTE[0x7f00] //使A0=0，R/C=0,CS=0 #define read_h XBYTE[0x7f02] #define read_l XBYTE[0x7f03] start = 0; a = read_h; b = read_l;

//读取高8位数据 //读取低4位数据 //启动AD574A //将高8位送于a //将低4位送于b