智能儀器設(shè)計(jì)試卷A

1、、名詞解釋1,量子：所能分辨的輸入模擬量的最小變化量,Q=Vr/2n.2 . S/H: “Sample / Hold",采樣保持.3 .中值濾波：對(duì)某一被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣 n次,然后將這些采樣值進(jìn)行排序,選取中間值為本 次采樣值中值.4 .孔徑時(shí)間：從發(fā)出保持指令即限制信號(hào)從“采樣電平跳轉(zhuǎn)到“保持電平開(kāi)始到模擬開(kāi) 關(guān)完全斷開(kāi)所經(jīng)歷的時(shí)間稱為孔徑時(shí)間tAP.5 . MTBF :平均故障間隔時(shí)間.二、填空題1 .數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三局部組成,即_傳感器_、調(diào)理電路_和_采集電路2 .多路模擬輸入通道 可分為兩大類,即集中式采集和分散式采集 3 .在調(diào)理電路中,濾波器設(shè)置在放大器后面有利于減少電

2、路的等效輸入噪聲.4 .段碼式LCD勺驅(qū)動(dòng)方式有 _靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和疊加(時(shí)分割) 驅(qū)動(dòng)兩種.5 .干擾形成的三要素是：噪聲源_、耦合通道_和_接收電路_.三、簡(jiǎn)做題1 . 一智能儀器的要求相對(duì)精度為 1% A/D的位數(shù)至少是多少位,為什么n 選 12 位;由于 q=Vr/2n< Vr.1%,/10,所以 2n>1000,即 n>10;2 .在一段時(shí)間內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)為：7, 8, 12, 12, 8求采用限幅濾波后的數(shù)據(jù)為多少其中 a=3.7 8 8 8 8 ;由于 yn =| y n - y _n-1 | 當(dāng)0 3 時(shí),yn = yn否那么,n = y_n-1 (4 分)8 .最小

3、二乘法校正的是什么誤差其擬合原理是什么與插值法有何不同系統(tǒng)誤差；通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得有限對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)(xyj,利用這些數(shù)據(jù)來(lái)求取近似函數(shù) y=f(x),并使得計(jì)算值與測(cè)量值之間的誤差平方和最小.與插值法不同的是,曲線擬合并不要求y=f(x)的曲線通過(guò)所有離散點(diǎn)(Xi, y.,只要求y=f(x)反映這 些離散點(diǎn)的一般趨勢(shì),不出現(xiàn)局部波動(dòng).9 .設(shè)檢測(cè)信號(hào)是幅度較小的直流電壓, 經(jīng)過(guò)適當(dāng)放大和A/D轉(zhuǎn)換,由于50Hz工頻 干擾使測(cè)量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)周期性波動(dòng).設(shè)采樣周期Ts 2,5ms ,請(qǐng)問(wèn)采用算術(shù)平均濾波算法是否能夠消除工頻干擾平均點(diǎn)數(shù)N應(yīng)如何選擇?能夠消除工頻干擾；由于 Ts.N=1/50Hz=20ms,所以

4、N=8;四、計(jì)算題1. 一個(gè)輸入電壓滿量程為10V的12位ADC ,理論上輸入模擬電壓為5V ± 1.2mV 時(shí)產(chǎn)生半滿量程,對(duì)應(yīng)的輸出碼為10000000000.如果實(shí)際上是4.997V到4.999V 范圍內(nèi)的模擬量輸入都產(chǎn)生這一輸出碼,那么絕對(duì)精度為解：(4.997+4.999)/2-5= -0.002V .2. 300c 390c的鎘銘一鎘鋁熱電偶的分度表如以下圖,試選擇適當(dāng)?shù)牟逯迭c(diǎn),分別利用線性插值和拋物線插值確定鎘銘一鎘鋁熱電偶的熱電勢(shì)在14.00mV時(shí)的溫度值.溫度(C)300310320330340350360370380390熱電勢(shì)(mV)12.2112.6213.0

5、413.4613.8714.2914.7115.1315.5515.97解：選取A (13.87, 340)和B (14.29, 350)兩點(diǎn)作為插值基點(diǎn),根據(jù)線性插值方程:x X1x X0y=y0+y,令x= 14.00,并將A、B兩坐標(biāo)值代入插值方程,那么有：X0 x1x1 x0y= 14.00 14.29 340 +14.00 13.87 350,解得：y= 343,095 ( C)y 13.87- 14.2914.29- 13.87'寸 yv )選取( 13.46, 330)、(13.87, 340)、( 14.29, 350)三點(diǎn)為插值基點(diǎn),據(jù)拋物線插值方程： y同理,令x=

6、 14.00,將三(x-Xi)(x x2) (xx0)(x x2) (xXo)就一 Xi)y r, r yo+y r, ? y1+yr, r y2,(x0x1)(xo x2)' (x1xo)(x1 x2)' (x2xo)(x2 Xi)坐標(biāo)值代入插值方程,有:_ (14.00 13.87)(14.00 14.29)(14.00 13.46)(14.00 14.29)y一 (13.46- 13.87)(13.46 - 14.29) 330+ (13.87 - 13.46)(13.87 - 14.29) 340,(14.00 13.46)(14.00 13.87).+ (14.29

7、-13.46)(13.46 - 13.87) 350'斛信：y= 343.122(C)五、應(yīng)用題1 .請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一虛擬固體密度計(jì)(p =P1/(P1-P2),其中P1是固體在空氣中重量,P2 沒(méi)入水中的重量),密度精度要求0.5%,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)虛擬儀器的硬件和軟件(后面板), 注：電橋電壓輸出為 0-10mM解：硬件電路如以下圖,橋式電路把檢測(cè)的0-10mv的電壓信號(hào),能過(guò) AD620儀用放大器放大到200倍,輸入U(xiǎn)12的AI0 ;先按順序結(jié)構(gòu)采集 P1重量,停止后再采集 P2,最后數(shù)據(jù)處 理求出密度值.由于精度為 0.5%即誤差為0.05/100 =1/2000 ,所以可以選用 12位的U12, 1/4096.同附相件鞫t場(chǎng)2.某儀用放大器的電路原理如以下圖所示.其中 R1=R2=40K ,R4=R5=R6=R7=16K(1)差動(dòng)放大器A3的放大倍數(shù)(2)推導(dǎo)整個(gè)電路的放大倍數(shù) Af的表達(dá)式.(3)假設(shè)要求整個(gè)電路放大倍數(shù)是 256 (不考慮符號(hào)),那么Rg值是多少解：(1)差動(dòng)放大器放大倍數(shù)為：1.(2) V3-V6= (V1-V2) * (1+ (R1+R2 /Rg) (V3-V6) / (V1-V2) =1+ (R1+R2 /Rg