智能仪器复习题

智能仪器复习题1、什么是智能仪器？智能仪器的主要特点是什么？1）智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，实际上是一个专用计算机系统，它由硬件和软件两大部分组成；2）仪器的功能强、仪器的性能优越、操作自动化、具有友好的人-机对话能力、具有可程控操作能力。

2、解释系统误差和随机误差并说明系统误差与随机误差的根本区别。

1）系统误差是由于系统自身的非理想性引起的误差。

随机误差是由窜入仪器的随机干扰引起的，它是指在相同条件下测量同一量时，其大小和符号作无规则的变化而无法预测，但在多次测量中符合统计规律的误差。

2）3、什么是虚拟仪器？简述其结构及特点。

1）虚拟仪器是仪器技术和计算机技术深层次结合的产物，是在以计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的计算机仪器系统。

2）虚拟仪器由仪器硬件平台和软件两大部分组成3）使用计算机的显示屏和鼠标/键盘代替传统仪器的面板；仪器的功能是用户根据实际要求由软件实现；研制周期较传统仪器大为缩短；虚拟仪器的资源共享性。

4、在智能仪器系统中，选择单片机主要应考虑哪些因素？功耗、ROM和RAM的大小、中断能力、处理器的位数、定时/计数器的个数、I\O管脚数、I\O口电流/电压大小、时钟频率5、简述智能仪器中软件的可靠性设计方法常用的软件设计方法有“自顶向下设计方法”、模块化设计法、结构化设计法。

“自顶向下”设计，概括地说，就是从整体到局部再到细节，即把整体任务分成一个个子任务，子任务再分成子子任务，这样一层层的分下去，直到最底层的每一个任务都能单独处理为止。

模块化设计法是把一个大的程序划分成若干个程序模块分别进行和调试，由主模块控制各子模块完成测量任务。

结构化程序设计法是20世纪70年代起逐渐被采用的一种新型程序设计方法，综合了“自顶向下”设计法、模块法设计法的优点，并采用了三种基本的程序结构编程。

6、智能仪器的软件主要包括那些部分？智能仪器的软件通常由监控程序、中断程序、测量控制程序、数据处理程序和通信程序等组成。

7、与硬件滤波器相比，采用软件滤波器有何优点？软件滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便与集成等优点。

可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的8、叙述提高智能仪器软件可靠性的方法。

1）可靠的程序设计方法：包括递归程序设计和结构化程序设计法等技术。

2）程序验证技术：包括程序正确性证明、程序的自动证明和程序检测技术。

3）提高软件设计人员的素质4）消除干扰：有平滑滤波、脉冲宽度识别、设置软件陷阱等方法。

5）增加试运行时间。

9、智能仪器的设计原则是什么？从整体到局部的设计原则；软件、硬件协调原则；开放式与组合化设计原则10、常用的数字滤波算法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。

1）消除脉冲干扰的数字滤波法；为了消除由于仪器外部环境因素的突然变化或仪器仪器内部不稳定引起的尖脉冲干扰2）抑制小幅度高频噪声的平均滤波法；在多数情况下被认为是白噪声，具有数学期望为零及各态偏历性的特点3）复合滤波法；先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲干扰，然后把剩余的各个采样值进行算术平均4）模拟滤波器数字化滤波法；一种以数字形式通过算法，实现RC 滤法的方法，消除干扰；在滤波常数要求大的场合更为实用5）自相关滤波法；在强噪声中检测微弱信号；测试领域11、某8位DAC，其输出电压为0～5V，当CPU输出10H、68H时，此DAC输出的模拟电压值对应是多少？12、什么是串模干扰？抑制串模干扰的方法有哪些？1）串模干扰是指串联于信号源回路之中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。

2）用双绞线或同轴电缆作信号线；用滤波器抑制串模干扰13、什么是共模干扰？抑制共模干扰的方法有哪些？1）共模干扰是指智能仪器的两个输入端上共有的干扰电压，也称纵向干扰或共态干扰2）变压器或光电耦合器隔离；浮地屏蔽14、设计一个由 51系列单片机控制的程控放大器增益的接口电路。

已知输入信号小于 10mV ，要求当输入信号小于 1mV 时，增益为 1000 ，而输入信号每增加 1mV 时，其增益自动减少一倍，直到 100mV 为止。

15、如何对智能仪器进行硬件和软件调试？硬件调试：集成电路器件未插入电路板之前，必须仔细检查线路连接是否正确。

重点检查系统总线是否存在相互之间短路或与其他信号线短路，特别要防止电源短路。

确定电路连线无误后，再插入芯片，接通电源，并用电压表检查各集成电路芯片插座上的电压值和极性是否正确。

电路系统接通后，可用示波器检查时钟信号、脉冲信号及噪声电平。

还可以用电压表测量元件的工作状态，用逻辑测试笔测试逻辑电平等。

如果发现异常，应重新检查线路，直至符合要求为止。

软件调试：在开发软件的支持下，通过指令模拟，可以方便的进行编程，单步运行、设置断点运行，修改程序等软件调试工作。

调试过程中的运行状态、各寄存器状态、端口状态都可以在crt指定的窗口区域显示出来，以确定程序运行有无错误。

16、网络化仪器的C/S和 B/S组建模式有什么不同？1）c/s模式是集散测控系统经常采用的一种结构。

它一般由多个客户端来采集数据，而系统中有一个服务器充当数据库的角色，客户端通过通信协议把测试数据写入远程服务器数据库。

这种结构的客户端主要实现测量数据的采集功能，服务器汇总数据并可实现数据分析等功能。

设计人员需要分别设计服务器和客户端的程序。

2）b/s模式是一种瘦客户模式，一般由客户机、服务器以及和服务相连的远程测控设备组成。

系统中，服务器不是接受来自客户机的测量数据，客户端一般通过浏览器就可以观测和保存这些数据。

设计人员的主要工作是进行服务器客户端程序的开发，不存在客户机端程序的开发和保护。

17、独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘各有什么特点？1）独立式键盘结构的特点是一键一线，即一个按键单独使用一根检测线与主机输入三态缓冲器连接。

2）矩阵式键盘结构的特点是把检测线分为两组，一组为行线，另一组为列线，按键置于行线与列线的交叉处。

3）交互式键盘结构的特点是，任意两检测线之间均可放置一个按键，但要求每一条检测线必须是具有位控功能的双向I/O端口线。

18、数字低通滤波比模拟低通滤波有什么优点？模拟低通滤波器，如一阶惯性RC滤波器，能有效地滤除高频干扰和周期性低频干扰。

当用它来抑制周期性低频干扰时，要求滤波器有大的时间常数和高精度的RC网络。

时间常数越大，要求R值越大，其漏电流也随之增大，从而使RC网络误差增大，降低了滤波效果。

为此，可以采用数字低通滤波算法来消除干扰，数字低通滤波是一种以数字形式通过算法，实现RC滤法的方法。

它能很好地克服上述模拟滤波器的缺点，在滤波常数要求大的场合，此法更为实用19、智能仪器的研制步骤有哪些？1）确定设计任务，并拟定设计方案2）硬件和软件设计3）系统调试及性能测试20、对参与设计的单片机项目进行总结，包括项目名称、本人所做的工作、结果和遇到的问题、有何收获等。

项目名称：应用80c51单片机控制ADC0809，构成一个8通道自动巡回检测系统1、什么是智能仪器？它有什么特点？以微处理器为核心,将计算机技术与测量仪器相结合的仪器.拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定的智能作用。

测量范围宽、精度高、稳定性好。

智能仪器一般均配有GP-IB（或RS-232C、RS-485）等通信接口，可跟另外的智能仪器组成智能仪器系统。

2、按智能仪器的结构可将智能仪器分为哪两类？微机内嵌（内藏）式微机扩展式3、什么叫做微机内嵌式智能仪器？什么叫做微机扩展式智能仪器？将微机作为核心部件嵌入到智能仪器中，仪器包含一个或多个微机，属于嵌入式系统。

利用微机强大的功能完成信号调理、A/D转换、数字处理、数据存储、显示、打印、通信等各项任务。

将原智能仪器中测量部分配以相应的接口电路制成各种仪器卡，插入到PC机的总线插槽或扩展槽内，而原有智能仪器所需的键盘、显示器以及存储卡等均能借助于PC机资源（也就是利用微机的硬件、软件资源完成数据分析和显示）给使用者的感觉是一个微机系统。

4、什么叫做个人仪器？其组成方式怎样？个人仪器（Personal Computer Instrumen t，PCI）亦称PC仪器，是以个人计算机为基础的仪器，其组成方法是，将原独立式智能仪器中的测量部分制作成仪器卡，插入PC的总线插槽，而原独立式智能仪器所需的键盘、显示器及存储器等均借助于PC的资源。

5、什么是虚拟仪器？它能实现什么功能？虚拟仪器是指在计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。

虚拟仪器的三大功能为数据采集、数据分析处理、显示结果6、虚拟仪器的三大功能模块分别是什么？计算机、仪器模块和软件7、LabVIEW的基本程序单位是什么？它包括哪几部分？8、什么是网络化仪器？在智能仪器中将TCP/IP协议等作为一种嵌入式应用，使测量过程中的控制指令和测量数据以TCP/IP方式传送，使智能仪器可以接入Internet,构成分布式远程测控系统。

9、网络化仪器的体系结构包括什么？网络化仪器包括基于计算机总线技术的分布式测控仪器、基于Internet/Intranet的虚拟仪器、嵌入式Internet的网络化仪器、基于IEEE1451标准的智能传感系统以及基于无线通讯网络的网络化仪器系统等。

10、网络化仪器中测量仪器接入网络的方法有哪两种？（1）用计算机做服务器（2）专用接口转换装置做服务器11、智能仪器的数据采集系统包括哪几部分？12、按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟输入通道可分为哪两大类型？集中采集式和分散采集式两大类型13、分时集中采集的缺点是什么？怎样克服这样的缺点？多路开关分时切换，轮流选通，相邻两路信号在时间上是依次被采集，不能获得同一时刻的数据，会产生时间偏斜误差。

尽管这种时间偏差很短，但也不能满足同步采集测试的需要。

同步采集14、在智能仪器的数据采集通道中放大器为什么要前置？前置放大器的放大倍数应该如何选择？多数传感器输出信号都比较小，必须选用前置放大器进行放大。

为使小信号不被后续电路的噪声所淹没，在后续电路前端必须加入放大倍数K0>1的放大器，而且加入的放大器必须是低噪声的，即该放大器本身的等效输入噪声必须比其后级电路的等效输入噪声低。

15、仪用放大器的特点是什么？适用于什么样的场合？1.优点：高共模抑制比、高增益、低噪声和高输入阻抗。

2.适用场合：传感器输出信号较弱，且其中包括工频、静电和电磁耦合等共模干扰。

16、如何提高程控增益放大器的放大倍数？程控增益放大器与普通放大器的差别在于反馈电阻网络可变，且受控于控制接口的输出信号。