智能仪器设计试卷(A)

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1、一、名词解释1.量子：所能分辨的输入模拟量的最小变化量，Q=Vr/2n。2.S/H：“Sample/Hold”，采样保持。3.中值滤波：对某一被测参数连续采样n次，然后将这些采样值进行排序，选取中间值为本次采样值中值。4.孔径时间：从发出保持指令即控制信号从“采样”电平跳转到“保持”电平开始到模拟开关完全断开所经历的时间称为孔径时间tAP。5．MTBF：平均故障间隔时间。二、填空题1.数据采集系统由三部分组成，即传感器、调理电路和采集电路。2．多路模拟输入通道可分为两大类，即集中式采集和分散式采集。

2、3．在调理电路中，滤波器设置在放大器后面有利于减少电路的等效输入噪声。4．段码式LCD的驱动方式有静态驱动和叠加（时分割）驱动两种。5.干扰形成的三要素是：噪声源、耦合通道和接收电路。三、简答题1．一智能仪器的要求相对精度为1%，A/D的位数至少是多少位，为什么？n选12位；因为q=Vr/2n1000，即n>10；2．已知在一段时间内采样的数据为：7，8，12，12，8求采用限幅滤波后的数据为多少？其中a=3。78888；因为△yn=

3、yn-yn-1

4、当≤3时，yn=

5、yn否则，yn=yn-1（4分）3．最小二乘法校正的是什么误差？其拟合原理是什么与插值法有何不同？系统误差；通过实验获得有限对测试数据（xi，yi），利用这些数据来求取近似函数y=f(x)，并使得计算值与测量值之间的误差平方和最小。与插值法不同的是，曲线拟合并不要求y=f(x)的曲线通过所有离散点（xi，yi），只要求y=f(x)反映这些离散点的一般趋势，不出现局部波动。第3页共4页4.设检测信号是幅度较小的直流电压，经过适当放大和A/D转换，由于50Hz工频干扰使测量数据呈现周期性波动。设采样周期

6、，请问采用算术平均滤波算法是否能够消除工频干扰？平均点数N应如何选择？能够消除工频干扰；因为Ts.N=1/50Hz=20ms，所以N=8；四、计算题1.一个输入电压满量程为10V的12位ADC，理论上输入模拟电压为5V±1.2mV时产生半满量程，对应的输出码为100000000000。如果实际上是4.997V到4.999V范围内的模拟量输入都产生这一输出码，则绝对精度为？解：(4.997+4.999)/2-5=-0.002V。2.300℃~390℃的镉铬—镉铝热电偶的分度表如图所示，试选择适当的插值

7、点，分别利用线性插值和抛物线插值确定镉铬—镉铝热电偶的热电势在14.00mV时的温度值。温度(℃)300310320330340350360370380390热电势(mV)12.2112.6213.0413.4613.8714.2914.7115.1315.5515.97解：①选取A（13.87，340）和B（14.29，350）两点作为插值基点，根据线性插值方程：y＝y0＋y1，令x＝14.00，并将A、B两坐标值代入插值方程，则有：y＝340＋350，解得：y＝343.095（℃）②选取（13.

8、46，330）、（13.87，340）、（14.29，350）三点为插值基点，据抛物线插值方程：y＝y0＋y1＋y2，同理，令x＝14.00，将三坐标值代入插值方程，有：y＝330＋340＋350，解得：y＝343.122（℃）第3页共4页五、应用题1.请设计一虚拟固体密度计(ρ=P1/(P1-P2)，其中P1是固体在空气中重量，P2没入水中的重量)，密度精度要求0.5%，请设计虚拟仪器的硬件和软件(后面板)。注：电桥电压输出为0-10mV。应变片压阻电桥解：硬件电路如图所示，桥式电路把检测的0-1

9、0mv的电压信号，能过AD620仪用放大器放大到200倍，输入U12的AI0；先按顺序结构采集P1重量，停止后再采集P2，最后数据处理求出密度值。因为精度为0.5%即误差为0.05/100=1/2000，所以可以选用12位的U12，1/4096。第3页共4页2.某仪用放大器的电路原理如下图所示。其中R1=R2=40KΩ,R4=R5=R6=R7=16KΩ。（1）差动放大器A3的放大倍数？（2）推导整个电路的放大倍数Af的表达式。（3）若要求整个电路放大倍数是256（不考虑符号），那么Rg值是多少？解：

10、（1）差动放大器放大倍数为：1。（2）V3-V6=（V1-V2）*（1+（R1+R2）/RG）（V3-V6）/（V1-V2）=1+（R1+R2）/RG后级R4=R5=R6=R7,所以Af=-（1+2R1/RG）（3）若令（1+2R1/RG）=256，则RG=2R1/（256-1）=80K/255=314（Ω）第3页共4页