《智能仪器》复习题及部分答案分析

1.《智能仪器》复习参考题题

2.在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择（单）点

接地，低频电路应选择（多）点接地。

3.智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（矩阵式）式键盘，若系统

需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。

4.智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（）

更适合用于电池供电的便携式智能仪器。

5.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（信号转换放大电路）、滤波器、（采

样保持器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。

6.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即(干扰源)、（传输耦合通道）和对干扰敏

感的接收电路。

7.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导耦合）耦合、公共阻抗耦合、静电

耦合和（电磁）耦合。

8.RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为（+5V～+15V）

V, 逻辑“1”为（-5V～ -15V）V。

9.智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确）度越高；系统误差越小，表明测量的（准

确）度越高。

10.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三种方式。

11.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（慢），抗干扰能力（强）。

12.智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型修正系统误差）、（校正

数据表修正系统误差）或通过曲线拟合来修正系统误差。

13.为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、（隔离变压

器）、（低通滤波器）和高性能直流稳压电源。

14.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算术平均）滤波法，当系统要求测

量速度较高时，可采用（递推平均）滤波法。

15.随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成的（个人）

仪器和（虚拟）仪器等新型智能仪器。

16.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（键盘）、（显示器，I/O通道）、总线和接

插件等的检查。

17.异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步）信息，降低了对

时钟精度的要求，但传输效率（较低）。

18.智能仪器是指将（计算机）技术和（测量控制）技术有机的结合在一起的新一代电子仪

器。

19.在信号通道使用光电耦合器，能有效抑制（尖峰脉冲）干扰和各种（噪声）干扰。

20.智能仪器中自动量程转换的方法主要有两种，一种是根据被测量的大小，自动切换到不

同量程的（传感器）上，另一种是自动改变电路的（增益）达到量程切换的目的。21.智能仪器的软件通常由（监控）程序、（接口管理）程序和实现各种算法的功能模块等

部分组成。

22.智能仪器的主要特征之一是，几乎都含有自动（量程）转换、自动（零点）调整等功能。

23.异步串行通信方式中，传送一帧字符信息由起始位、（数据）位、(奇偶校验)位和停止

位等四部分组成。

24.根据测量误差的性质和特性，一般可将其分为三类，即随机误差、（系统）误差和（粗

大）误差。

25.不同设备之间进行的数字量信息交换或传输，称为（数据通信）。每秒钟串行发送或接

受的二进制位数目，称为（波特率）。

26.二、选择题

27.智能频率计采用多周期同步测量原理，是为了（D）。

28.A 在宽频率范围获得高精度 B 提高测量速度

29.C 便于程序设计 D 减小标准频率误差

30.智能数字频率计中采用的多周期同步测量原理，其中“同步”的含意是指（B）同步。

31.A 被测信号fx与时基信号f0 B 被测信号fx与闸门开启和关闭

32.C 两个闸门的控制信号 D 时基信号f0与闸门开启和关闭

33.某智能仪器准备采用LED数码管显示器，为尽可能节约单片机的I/O口资源，应采用下

列显示方案中的哪一种方案。（B）

34.A 软件译码动态扫描显示 B 硬件译码动态扫描显示

35.C 硬件译码静态显示 D MCS-51串行口方式0扩展I/O口驱动显示器

36.在智能仪器中，模拟输入通道的抗干扰技术包括（D）。

37.A 对差模干扰的抑制 B 对共模干扰的抑制

38.C 采用软件方法提高抗干扰能力 D 以上三种方法都包括

39.ADC0809是8位的A/D转换器，当额定输入电压为5V时，其分辨率约为(B)。

40.A 0.625V B 19.5mV C 50mV D 5mV

41.MC14433是三位半双积分型A/D转换器，当额定输入电压为2V时，其分辨率为(C)。

42.A 2V B 0.57V C 1mV D 0.5mV

43.智能仪器的自动零点调整功能通常是由（C）的方法实现的。

44.A 软件 B 硬件 C 软、硬件相结合 D 斩波稳零技术

45.采样保持器在模拟通道中的作用是（B）。

46.A 提高系统采样速率 B 保证在A/D转换期间A/D输入信号不变

47.C 保持系统数据稳定 D 使A/D输入信号能跟上模拟信号的变化

48.在下列哪种情况下，智能仪器的模拟输入通道需要使用采样保持器？（C）

49.A 在A/D转换期间输入模拟量基本不变 B 对A/D转换精度要求较高时

50.C 在A/D转换期间输入模拟量变化剧烈 D 对A/D转换速度要求较高时

51.用某三位半数字电压表的200V量程测量某电压的读数为120.0V，已知该仪器的固有误

差为±(0.5％读数+0.1％满度)，由于固有误差产生的测量误差是±( )。

52.A 0.8V B 0.12V C 0.6V D 0.5V

53.某智能温度测量仪的测温范围是-100～1500℃，当要求分辨率为0.1℃时，应选择下列

哪一种A/D转换器芯片较为合理 ( )。

54.A ICL7135(四位半) B MC14433(三位半) C ADC0809(8位) D ADC1140(16位)

55.智能仪器的自检是为了实现（C）功能。

56.A 排除仪器故障 B 减小零点漂移

57.C 故障的检测与诊断 D 减小仪器的测量误差

58.下述方法哪一种可以用于减小智能仪器的系统误差。（A）。

59.A 利用误差模型修正误差 B 采用数字滤波器

60.C 采用模拟滤波器 D 提高系统的抗干扰能力

61.在智能温度测量仪中用软件进行非线性补偿，是为了减小（ A ）。

62.A 系统误差 B 粗大误差 C 随即误差 D 量化误差

63.当智能仪器采集的数据中存在随即误差和系统误差时，正确的数据处理顺序是（）。

64.A 系统误差消除→数字滤波→标度变换

65.B 数字滤波→系统误差消除→标度变换

66.C 标度变换→系统误差消除→数字滤波

67.D 数字滤波→标度变换→系统误差消除

68.多通道智能温度巡检仪的信号流程顺序为（ C ）。

69.A 放大器→A/D转换器→采样保持器→D/A转换器→计算机

70.B 多路开关→放大器→采样保持器→D/A转换器→计算机

71.C 多路开关→放大器→采样保持器→A/D转换器→计算机

72.D 放大器→多路开关→采样保持器→A/D转换器→D/A转换器

73.在智能仪器数据采集中，被测信号为直流电压，若需有效抑制被测信号中含有的脉冲干

扰对测量结果的影响，数字滤波应采用（D）。

74.A 算术平均滤波法 B 加权平均滤波法

75.C 限幅滤波法 D 中值滤波法

76.在廉价、低精度DMM中，广泛使用线性平均值AC/DC转换器，用此类DMM测量交流电压

时，下列说法那个是正确的( )。

77.A 测量任意波形的交流电压时，显示的都是有效值。

78.B 只有测量正弦交流电压时，显示的才是有效值。

79.C 测量任意波形的交流电压时，显示的都是平均值。

80.D 只有测量正弦交流电压时，显示的才是平均值。

81.当两台智能仪器通过串行口实现数据共享时，发现传输线上出现尖峰脉冲干扰，采用下

述哪种方法可以有效消弱此种干扰。（D）

82.A 对两台仪器进行电磁屏蔽 B 两台仪器均良好的接大地

83.C 传输线使用同轴电缆 D 在信号通道使用光电耦合器

84.三、简答题

85.智能仪器与传统仪器相比有何特点？

86.在什么情况下数据传送需要用调制解调器？调制解调器的作用是什么？

87.为什么在智能型电子计数器中，系统的时基信号是由外部电路产生的，而不是直接由单

片机内部定时器产生的？

88.在使用电阻温度传感器单电桥测温电路中，为什么要对引线电阻进行补偿？如何进行补

偿？

89.与硬件滤波器相比，采用数字滤波有哪些主要优点？

90.智能仪器的硬件主要包括那几部分？

91.智能仪器的软件通常由哪些程序模块组成？

92.简述电子计数式频率计±1误差的产生原因，怎样减小±1误差的影响？

93.设计数字多用表（DMM）的交流电压测量功能时，需要用到AC/DC转换器，目前有哪两

种主要转换方法？简述它们具有哪些技术特点？

94.标度变换的目的是什么？有哪几种常用方法实现标度变换？

95.在智能仪器设计中，通常可采用哪些方法减小系统误差？

96.什么是虚拟仪器？虚拟仪器通常由哪几部分组成？

97.一般情况下，由单片机构成的智能仪器的开机自检需要检测哪些内容？

98.智能仪器采用数字滤波器后，就不需要硬件模拟滤波器了，这种说法对吗？为什么？

99.逐次逼近式数字电压表与双积分式数字电压表相比较，各有哪些主要特点？

100.四、判断题

101.数字滤波中的去极值平均滤波法，可以有效地减小智能仪器的系统误差。（错）102.在自动零点校正、增益校正过程中，基准电压V ref的精度和稳定度影响零位误差、增益误差的校正结果。（对）

103.在智能温度测量仪中，针对热电阻传感器的特性采用软件进行非线性补偿，是为了减小系统误差。（对）

104.智能仪器的自动零点调整功能，是在软、硬件的密切配合下完成的。（）105.光电耦合器对数字量I/O通道中的尖峰干扰和各种噪声，具有良好的抗干扰效果。

（对）

106.ADC0809是8通道8位逐次逼近型A/D转换器，当满量程电压为5V时，它的分辨率是19.5mV。（对）

107.在智能仪器的模拟量输入通道中，当A/D转换期间输入模拟量快速变化时，需要使用采样保持器。（对）

108.在智能温度测量仪中，无论使用热电阻传感器还是使用半导体集成传感器，都必须进行非线性补偿。（对）

109.智能仪器设置自动量程转换功能后，必须设计完善的输入保护措施，使其最小量程能够承载最大允许输入量而不损坏，直至量程自动调整为最大量程。（）

110.智能仪器在数据通信中使用调制解调器，是为了获得更高的数据传输速率。（）111.智能仪器的开机自检是为了减小仪器的测量误差。（错）

112.智能温度测量仪中使用软件进行非线性校正，主要是为了校正传感器输出特性的非线性。（对）

113.与同轴电缆相比，双绞线具有更宽的频带，因此在微机实时系统的长线传输中，获得广泛应用。（错）

114.中值滤波可以有效地减小脉冲干扰造成的误差。（对）

115.智能仪器的自动零点调整功能是由纯软件的方法实现的。（）

116.RS-232C标准串行接口总线采用的是TTL电平，因此它的传输距离比RS-485短。

（ ）

117. 软件抗干扰技术具有成本低、灵活性高等特点，完全可以取代硬件抗干扰措施。（ 错 ）

118. 五、综合题

119. 在智能数字频率计中，多周期同步测量原理可实现全频段等精度测量，设计一个用MCS-51单片机实现此功能的结构框图。要求：

a)

画出结构框图 b) 简述其实现全频段等精度测量的原理。

120. 设计某台智能电子称，称重范围为0～100kg ，要求重量分辨率为0.1kg 。设电阻应变式重量传感器的输出信号电压为0～50mV ，要求每秒钟检测3次。

a)

A/D 转换器至少要选择多少位的？ b)

选择适当型号的A/D 转换器芯片。 c) 根据所选的A/D 转换器芯片，确定模拟通道的总放大倍数A u 。

121. 设计某台智能温度测量仪，设计要求：测温范围为-50～150℃；温度分辨率为0.1℃；测量误差小于±1℃；测量速度为3次/秒，根据上述要求，

a)

A/D 转换器至少应选多少位的？选择适当型号的A/D 转换器； b) 为简化程序设计，应选择哪种类型的温度传感器？选择一种能满足设计要求的温度传感器的具体型号。

122. 某智能测温仪的测量范围为-50～+150℃，当50min -=t ℃时，对应的A/D 转换值为N=0，当150max +=t ℃时，对应的A/D 转换值为N=2000。

a)

若用软件实现标度变换，求标度变换的公式； b)

若要求显示分辨率为0.1℃，则显示器需要几位数码管？

123.去极值平均滤波兼有算术平均滤波和中值滤波的优点，简述去极值平均滤波的算法，并画出程序流程图。

124.试画出智能型温度测量仪的硬件组成框图。

125.画出由单片机构成的智能仪器自动零点调整的原理示意图，并说明实现自动零点调整的过程。

126.用一台电子计数器测量Tx=0.02S的信号周期，当时标信号选择为1μS时（周期倍乘K f=1）。

a)计算由于“±1误差”引起的相对误差；

b)如何减小“±1误差”？

127.用一台6位计数式频率计测量fx=500kHz的信号频率。

a)当闸门时间为0.1S时，试计算由于“±1误差”引起的相对误差；

b)如何减小“±1误差”。