智能仪器试题
智能仪器试题
1、选择A/D的指标较多，但分辨率和转换速率是首要指标。
2、按键码识别的方法分类，有编码键盘和非编码键盘。
3、智能仪器的输出设备常有显示控制器，LCD 和CRT等。
4、A/D转换器的种类主要有三种类型逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器和V/F变换式A/D转换器。
5、实现A／D转换软件常用的控制方式主要有：程序查询方式，延时等待方式中断方式1、共阳极数码管显示3时，输出控制代码为B0H，如显示2，则代码为( C )。
A、14HB、A3HC、A4HD、A5H2、RS-232C，传输距离有限，最大传输距离只有( A )米左右。
A、15B、20C、25D、303、实现模拟量到数字量转变的设备通常成为模数转换器,简称( A )。
A、A/DB、D/AC、ROMD、RAM4、一个智能仪器采用LED共阴极显示，若要驱动相应的数码管，则微处理器输出电位为( B )。
A、高电平B、低电平C、高低即可D、以上答案不对5、GP-IB标准接口系统的基本特性如下：可以用一条总线互相连接若干台装置，以组成一个自动测试系统。
系统中装置的数目最多不超过( C )台，互连总线的长度不超过20m。
A、2B、10C、15D、201、智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力，但RS-232C通信仍然主要存在哪些不足？1）接口信号电平值较高，易损坏接口电路芯片，且与TTL电平不兼容，需使用电平转换电路才能与TTL电路连接。
2）采用单端驱动、单端接收的单端双极性电路标准，一条线路传输一种信号。
3）传输速率较低，在异步传输时，波特率最大为19200bps。
4）传输距离有限，最大传输距离只有15米左右。
在高速传送信号时，为使通信线路阻抗匹配，减少反射波，应在传输电缆的最远接收端接终端电阻以吸收反射波，终端电阻的值约等于传输电缆的特性阻抗，习惯上终端电阻取100欧姆，如图中的100Ω电阻。
2、结合你本人所学的智能仪器相关知识，论述智能仪器设计的设计主要要点？1．确定设计任务2．拟制总体设计方案3．确定仪器工作总框图4．硬件电路和软件的设计与调试5．整机联调1、键盘是智能仪器输入的控制设备，独立式键盘的每一个按键占用一根测试线，它们可以直接与单片机I/O线线连接或通过输入口与数据线衔接，结构简单。
智能仪器期末考试题及答案
智能仪器期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 智能仪器的主要功能包括以下哪项？A. 数据采集B. 数据处理C. 数据存储D. 所有选项2. 在智能仪器中，传感器的作用是什么？A. 转换物理量为电信号B. 放大电信号C. 显示电信号D. 记录电信号3. 下列哪个不是智能仪器的数据处理方法？A. 滤波B. 积分C. 微分D. 存储4. 智能仪器的通信接口通常包括哪些类型？A. USBB. RS-232C. EthernetD. 所有选项5. 智能仪器的自诊断功能主要是指什么？A. 诊断仪器的硬件故障B. 诊断仪器的软件故障C. 诊断仪器的电源问题D. 诊断仪器的所有故障6. 智能仪器的校准功能主要目的是什么？A. 提高测量精度B. 延长仪器使用寿命C. 降低仪器成本D. 增加仪器的美观度7. 智能仪器的远程监控功能通常需要哪些技术？A. 无线通信技术B. 网络技术C. 数据加密技术D. 所有选项8. 在智能仪器中，模糊逻辑控制的主要用途是什么？A. 提高控制精度B. 简化控制算法C. 降低控制成本D. 实现非线性控制9. 智能仪器的自适应控制功能主要是指什么？A. 自动调整测量参数B. 自动调整控制参数C. 自动调整显示参数D. 自动调整存储参数10. 下列哪个不是智能仪器的发展趋势？A. 集成化B. 网络化C. 智能化D. 单一化二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述智能仪器与传统仪器的主要区别。
2. 描述智能仪器在工业自动化中的应用。
3. 解释智能仪器的自诊断功能及其重要性。
三、计算题（每题15分，共30分）1. 假设一个智能仪器的传感器测量范围是0-100V，分辨率为0.01V，求该仪器测量的最大误差。
2. 给定一个智能仪器的信号处理算法，包含一个低通滤波器，其截止频率为5Hz，求在输入信号频率为10Hz时的输出信号幅度。
四、论述题（每题20分，共20分）1. 论述智能仪器在现代智能制造中的作用及其未来的发展趋势。
智能仪器复习题及答案
智能仪器复习题及答案一、选择题1. 智能仪器通常具备以下哪种功能？A. 基本测量B. 自动校准C. 数据记录D. 所有上述功能2. 智能仪器与传统仪器相比，其优势主要体现在：A. 成本更低B. 操作更复杂C. 功能更全面D. 体积更小3. 以下哪个不是智能仪器的常见传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 声音传感器D. 光传感器4. 智能仪器在数据处理上通常采用哪种技术？A. 模拟信号处理B. 数字信号处理C. 人工神经网络D. 以上都不是5. 智能仪器在故障诊断中，通常采用哪种方法？A. 人工检查B. 经验判断C. 模式识别D. 随机猜测二、填空题6. 智能仪器的核心技术包括__________、__________和__________。
7. 智能仪器的自适应能力主要体现在__________、__________和__________。
8. 智能仪器的通信接口通常包括__________、__________和__________。
三、简答题9. 简述智能仪器在工业自动化中的应用及其重要性。
10. 描述智能仪器在环境监测中的作用及其优势。
四、计算题11. 假设智能仪器测量得到的温度数据为：25°C、27°C、29°C、30°C、28°C，请计算平均温度。
五、论述题12. 论述智能仪器在现代医疗诊断中的作用及其对未来医疗技术发展的影响。
六、答案1. D2. C3. C4. B5. C6. 传感器技术、微电子技术、计算机技术7. 自我诊断、自我校准、自我适应8. RS-232、RS-485、以太网9. 智能仪器在工业自动化中通过其高精度、高稳定性和强大的数据处理能力，提高了生产效率和产品质量。
它们能够实时监控生产过程，自动调整参数，确保生产过程的连续性和稳定性，从而降低人工成本和提高生产安全性。
10. 智能仪器在环境监测中能够实时收集和分析环境数据，如温度、湿度、污染物浓度等，为环境保护提供科学依据。
智能仪器试题及答案
智能仪器设计基础试题一、判断题（每题 2 分,共 20 分）1. 因中值滤波满足比例不变性,所以是线性(de)滤波器.（）2. 基准电压Vr (de)精度和稳定性影响零位误差、增益误差(de)校正效果.（）3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型,非线性校正精度与离散数据精度无关,仅与建模方法有关.（）4. RS232 通信采用(de)是TTL电平,因此它(de)传输距离比485 短.（）5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电.在自供电模式下,USB设备不需要任何外接电源设备.（）6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式,这两种驱动方式可在使用时随时改变. （）7. 智能仪器中(de)噪声与干扰是因果关系,噪声是干扰之因,干扰是噪声之果. ( )8. 软件开发过程(de)三个典型阶段是定义、开发和测试.（）9. RAM 测试方法中,谷值检测法无法检测“ 粘连” 及“ 连桥” 故障.（）10.曲线拟合要求 y=f（ x ）(de)曲线通过所有离散点（ x i , y i ）.（）二、选择题（每题 2 分,共 20 分）1. 多通道数据采集系统(de)框图如下图所示.其中（ 1 ）~（ 4 ）各部分(de)组成为:( )A. 放大器、A/D 转换器、D/A 转换器、计算机B. 多路开关、放大器、A/D 转换器、计算机C. 多路开关、放大器、D/A 转换器、计算机D. 放大器、多路开关、A/D 转换器、D/A 转换器2. 仪器采集数据中存在随机误差和系统误差,基本数据处理顺序是:( )A. 系统误差消除→数字滤波→标度变换B. 数字滤波→系统误差消除→标度变换C. 标度变换→系统误差消除→数字滤波D. 数字滤波→标度变换→系统误差消除3. 设采集数据由信号加噪声构成,应根据( )确定滤波算法A. 噪声统计规律B. 信号特征和噪声统计规律C. 信号特征D. 只能用多种滤波算法试验,由处理效果确定.4. 采样保持器(de)作用是( )A. 提高系统(de)采样速率B. 保持系统(de)数据稳定C. 保证在A/D转换期间ADC前(de)模拟信号保持不变D. 使A/D 转换器前信号能跟上模拟信号(de)变化5. 采集数据中含有脉冲性干扰,信号为直流,则应选择( )滤波算法.A. 算数平均法B. 加权平均法C. 限幅滤波法D. 去极值平均法6. 在开发USB系统(de)时候,首要(de)任务是利用( )实现设备(de)枚举过程,提供各种设备信息.A. 中断传输B. 控制传输C. 同步传输D. 批量传输7．若非编码矩阵键盘(de)列线外接下拉电阻,该矩阵(de)扫描码应是( ).A．行线输出高电平B．列线输出高电平C．行线输出低电平D．列线输出低电平8．在智能仪智中,A/D 转换(de)抗干扰技术包括( ).A. 对差模干扰(de)抑制B. 对共模干扰(de)抑制C. 采用软件方法提高A/D抗干扰能力D. 以上三种都包括9．在进行数字电路(de)可测试性设计时,下面说法错误(de)是( ). A．设计上应避免“线或”逻辑B．所有不同相位和频率(de)时钟都应来自单一主时钟C．数字电路应设计成主要以异步逻辑电路为基础(de)电路D．电路应初始化到一明确(de)状态,以便确定测试(de)方法10．下面( )调试方式在目标机不存在(de)情况下也可以进行代码(de)调试.A．ROM 仿真器B．在线仿真器C．片上调试D．JTAG三、填空（每空2分,共20分）1．假设一 12 位(de) A/D 转换器,其满量程电压为 10V ,则它(de)分辨率是_____ .2．某仪器(de)非线性采用分段线性插值法进行校正,设段数为4,最少需要_____对（X i ,Y i ）已知实验数据.3．利用 8 片模拟多路开关 CD4051 设计 64 路(de)输入通道.已知CD4051 (de)漏电流为 20nA ,开关导通电阻300Ω ,设信号源内阻1000 Ω .则多路开关漏电流和导通电阻产生(de)误差大小为_____ .如果采用级连方式连接,则需要多路开关_____片.用级连方式连接电路产生(de)误差大小为_____ .4．某智能温度测量仪采用 8 位ADC ,测量范围为10 ～100 ℃,仪器采样数据经滤波和非线性校正后(de)数字量为0028H .A0=10 ℃,Am=100 ℃,Nm=FFH=255 ,Nx=28H=40 .则对应(de)实测温度是_____ .5. 设在某数据采集系统中,对正弦信号 U=（U msin ω t ）/2 采样.采/保(de)孔径时间 tAP=20ns , A/D 转换器(de)位数为 12 位,求采样精度达到 1LSB (de)最高信号频率是_____ .若 S/H (de)捕捉时间tAC=3 μs ,稳定时间ts=2 μs , A/D 转换时间tCONV=40 μs ,输出时间tOUT=4 μs 则通道(de)吞吐率是_____ .6．检测直流电压信号由于50Hz 工频干扰使测量数据呈现周期性波动.设采样周期Ts=1ms ,采用算数平均滤波算法,消除工频干扰.选择平均点数 _____.7．某种仪器 100 台,工作 1000h ,假设有 2 台发生故障,则这种仪器(de)千小时(de)可靠率为_____ .四、简要回答下列问题（ 25 分）1. 简述推动智能仪器发展(de)主要技术.2. 简述智能仪器设计(de)基本原则.3. 简述 USB 既插既用机制实现(de)原理.4. 可靠性是智能仪器中一个重要(de)技术指标.请写出智能仪器中常用(de)提高硬件和软件可靠性(de)方法.5. 什么是可测试性智能仪器设计中引入可测试性设计有什么优缺点五、设计题（15分）试设计一温度检测系统.要求系统能检测 8 路温度信号（假设温度传感器(de)输出信号幅度 0~25mV ）,测试(de)温度范围为0~500 ℃,温度分辨率为℃.测试(de)最终结果用 LCD 显示器或 LED 显示器显示出来.对多通道(de)测量信号要有自动巡回检测(de)功能和选择某一通道进行单一测量(de)功能.若采用自动巡回检测方式,要求每一通道每秒钟检测 100 次.仪器要具有与其它仪器或微机进行通讯(de)能力.画出仪器(de)硬件框图,并说明每部分(de)参数及其选择原则.（1）根据设计要求,放大器(de)放大倍数至少应为多少（2） A/D 转换器至少应选择多少位(de)（3） A/D 转换器(de)速率至少为多少（4）根据设计要求,如果选用 LED 显示器,至少应用几位 LED 显示（5）测试系统与外界(de)通讯如选用串行通信,你准备选择哪种总线它(de)最远传输距离是多少（6）如果系统用 89C51 单片机做控制器,用字符式 LCD 显示模块做显示器,请画出图 2 中单片机与显示模块(de)三根控制线 RS 、 R/W 和 E (de)接口电路.这三根控制信号(de)时序图如图 1 ,它们(de)功能为：RS ：寄存器选择输入线.当其为低电平时,选通指令寄存器；高电平时选通数据寄存器.R/W ：读/ 写信号输入线.低电平为写入,高电平为读出.E ：使能信号输入线.读状态下,高电平有效；写状态下,下降沿有效.图 1图 2答案：答案：一、否、是、否、否、否、否、是、否、否、否二、B 、 B 、 B 、 C 、 D 、 B 、 A 、 D 、 C、 B 三、1．2. 53. ,9,；4. 245．,；6. 207.四、1．传感器技术：信号检测是通过传感器实现(de),为适应智能仪器发展(de)需要,各种新型传感器不断涌现.A/D 等新器件(de)发展显着增强了仪器(de)功能与测量范围.DSP (de)广泛应用：由于 DSP 芯片是通过硬件来完成上述乘法和加法运算,因此,采用DSP 芯片可大大简化具有此类数字信号处理功能(de)智能仪器(de)结构并提高其相应(de)性能,极大地增强了智能仪器(de)信号处理能力.ASIC 、FPGA ／CPLD 技术在智能仪器中(de)广泛使用：使仪器(de)可靠性、成本、速度等方面有提高.LabVlEW 等图形化软件技术.网络与通信技术：智能仪器要上网,完成数据传输、远程控制与故障诊断等；构建网络化测试系统,将分散(de)各种不同测试设备挂接在网络上,通过网络实现资源、信息共享,协调工作,共同完成大型复杂系统(de)测试任务.2．从整体到局部（自顶向下）(de)设计原则：这种设计原则(de)含义是,把复杂(de)、难处理(de)问题分为若干个较简单、容易处理(de)问题,然后在一个个地加以解决.较高(de)性能价格比原则：在满足性能指标(de)前提下,应尽可能采用简单(de)方案,因为方案简单意味着元器件少,开发、调试、方便,可靠性高.组合化与开放式设计原则：开放系统是指向未来(de) VLSI 开放,在技术上兼顾今天和明天,既从当前实际可能出发,又留下容纳未来新技术机会(de)余地；向系统(de)不同配套档次开放,为发挥各方面厂商(de)积极性创造条件；向用户不断变化(de)特殊要求开放,在服务上兼顾通用(de)基本设计和用户(de)专用要求等等. .3．即插即用技术包含 2 个技术层面,既热插拔和自动识别配置.热插拔(de)关键技术在于电路接插件插、拔期间强电流(de)处理.USB 在电缆以及接插件(de)设计上充分考虑了这一点,使得这个瞬时(de)强电流被安全地吸收,从而使 USB 设备实现了热插拔.系统设备(de)自动识别是通过在 USB 主机或 Hub (de)下行端口信号线上接有下拉电阻和在设备端(de)信号线上连接上拉电阻来实现(de).既当 USB 主机或 Hub (de)下行端口处于断开状态时,信号线电平将恒为 0 .当 USB 设备连接上(de)瞬间,会造成 USB 主机或 Hub 端信号线(de)上冲,这样当 USB 主机或 Hub 检测到这个上冲过程, USB 主机可认定有一设备接入.4．提高硬件可靠性：元器件(de)选择；筛选；降额使用；可靠电路(de)设计；冗余设计；环境设计；人为因素设计；仪器可靠性实验；提高软件可靠性：认真地进行规范设计；可靠(de)程序设计方法；程序验证技术；提高软件设计人员(de)素质；消除干扰；增加试运行时间.5．可测试性（ Testability ）是指产品能够及时准确地确定其自身状态（如可工作,不可工作,性能下降等）和隔离其内部故障(de)设计特性.智能仪器设计中引入可测试性设计(de)优点1．提高故障检测(de)覆盖率；2．缩短仪器(de)测试时间；3．可以对仪器进行层次化(de)逐级测试：芯片级、板级、系统级；4．降低仪器(de)维护费用；缺点：1．额外(de)软/硬件成本；2．系统设计时间增加.五、放大器(de)增益 200 ； ADC (de)分辨率 12 位；； 4 位。
智能仪器复习题答案
智能仪器复习题答案一、选择题1. 智能仪器的核心组成部分是（）。
A. 微处理器B. 传感器C. 显示器D. 存储器答案：A2. 智能仪器的自诊断功能主要依靠（）实现。
A. 软件算法B. 硬件电路C. 传感器网络D. 人机交互界面答案：A3. 在智能仪器中，用于处理模拟信号的电路是（）。
A. 数字电路B. 模拟电路C. 混合电路D. 通信电路答案：B4. 智能仪器的通信接口通常包括（）。
A. USB接口B. 蓝牙接口C. 以太网接口D. 所有选项答案：D5. 智能仪器的数据处理能力主要体现在（）。
A. 信号放大B. 信号滤波C. 信号转换D. 信号分析答案：D二、填空题1. 智能仪器能够通过_______实现对环境参数的自动监测。
答案：传感器2. 智能仪器的_______能力使其在工业自动化领域得到广泛应用。
答案：自适应3. 智能仪器的_______功能可以减少人为操作错误，提高测量精度。
答案：自动校准4. 智能仪器通过_______技术实现数据的远程传输。
答案：无线通信5. 智能仪器的_______系统能够根据测量结果自动调整仪器的工作状态。
答案：控制三、简答题1. 简述智能仪器与普通仪器的主要区别。
答案：智能仪器与普通仪器的主要区别在于智能仪器具备数据处理和分析能力，能够实现自动监测、自诊断、自适应和自动校准等功能，而普通仪器通常只具备基本的测量功能。
2. 描述智能仪器在环境监测中的应用。
答案：智能仪器在环境监测中的应用包括自动监测温度、湿度、空气质量等环境参数，并通过数据分析实现对环境变化的预警和控制，提高环境监测的效率和准确性。
3. 阐述智能仪器的自诊断功能如何提高仪器的可靠性。
答案：智能仪器的自诊断功能通过内置的软件算法实时监测仪器的工作状态，一旦发现异常能够及时报警并采取措施，从而避免因仪器故障导致的测量误差，提高仪器的可靠性和安全性。
智能仪器练习题整理版
智能仪器练习题练习一一、简答题1.简述智能仪器仪表型式试验和电磁兼容试验主要内容。
答：型式试验和电磁兼容性试验主要包括：外观检查、绝缘性能、电压波动、低温、高温、湿热、振动、浪涌、脉冲群、静电放电、射频电磁场、电源端骚扰、传导、电磁辐射等。
2.简述智能仪器仪表常用的总线接口和通讯接口方式。
答：分为并行接口方式和串行接口方式。
并行接口：PCI接口和ISA；串行接口：OneWire、I2C、SPI、RS232、RS485、现场总线（CAN总线、LonWorks总线）、USB总线、IEEE-488总线、以太网、Camerlink等。
二、智能仪器仪表设计题为铁路现场SS8型电力机车设计随车状态诊断记录仪。
诊断记录仪需要采集机车的一些状态参数，包括：一路交流0~25KV电压信号、一路交流0~1000A 电流信号、一路直流110V开关信号，一路压力传感器输出信号（0－600kPa），一路温度传感器输出信号（4－20mA），以及一个OC门开路输出的光电开关输出。
便携式诊断记录仪采用机车110V直流供电，要求采集精度不低于1％。
要求该设备能够连续采集记录50小时以上的机车状态参数，还可以将数据转储到PC机上，利用PC机上的专家系统进行更精确的分析诊断。
1.设计该智能仪器的总体结构，包括供电系统设计，微处理器的选择，系统复位电路设计等，并简单描述工作原理（10分）答：该仪器选用51或96单片机作为微处理器，选用MAX691进行复位与内存数据保护，选用110V/5V电源模块进行系统供电，单片机外接A/D变换器进行模拟信息采集，利用单片机自带的I/O口进行数字量的采集。
2.为上述每种信号设计前向采集通道电路（20分）答：（答案不唯一）(1) 0～25KV的电压：LEM模块，串行1带8路的A/D接口（控制信号和电源隔离），或多路切换后进模拟量隔离放大器。
(2) 0～1000A的电流：分流器或 LEM模块，同a。
(3) 0～600Kpa的压力：两线制的半导体式压力传感器，同a。
智能仪器仪表系统集成考核试卷
B.微处理器
C.转换器
D.显示器
11.以下哪种信号类型在智能仪器仪表系统中应用最广泛？（）
A.模拟信号
B.数字信号
C.脉冲信号
D.红外信号
12.关于智能仪器仪表的软件，以下哪项描述正确？（）
A.仅用于数据处理
B.仅用于设备控制
C.用于数据处理和设备控制
D.无关紧要
13.在智能仪器仪表系统中，以下哪种技术用于实现远程控制？（）
B.模糊逻辑
C.人工神经网络
D.专家系统
17.智能仪器仪表在智能家居中的应用包括以下哪些？（）
A.家居安全
B.照明控制
C.温湿度调节
D.娱乐系统
18.以下哪些是智能仪器仪表的接口类型？（）
A.并行接口
B.串行接口
C. I2C接口
D. SPI接口
19.智能仪器仪表在物流管理中的应用包括以下哪些？（）
A.自动分拣
B.压力传感器
C.温度传感器
D.红外传感器
5.智能仪器仪表在工业应用中可以用于以下哪些方面？（）
A.过程控制
B.数据采集
C.故障诊断
D.品质检测
6.以下哪些技术可以用于智能仪器仪表的通信？（）
A. USB
B. Ethernet
C. Wi-Fi
D.蓝牙
7.智能仪器仪表的软件功能包括以下哪些？（）
A.数据处理
8.智能仪器仪表在所有环境下都能保持相同的测量精度。（×）
9.智能仪器仪表的集成度越高，其成本越高。（×）
10.智能仪器仪表的维护只需要关注硬件部分。（×）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述智能仪器仪表在工业生产中的作用，并举例说明其在某一特定工业过程中的应用。
智能仪器期末试题及答案
智能仪器期末试题及答案TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】一、填空题1.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（多）点接地，低频电路应选择（单）点接地。
2.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）式键盘，若系统需要4个按键，应采用（独立式）键盘结构。
大于8个时采用矩阵式键盘3.智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（LED数码）更适合用于电池供电的便携式智能仪器。
4.智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（放大器）、滤波器、（采样保持器）和A/D转换器等几个主要部分所组成。
5.对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源)、（传输或耦合的通道）和对干扰敏感的接收电路。
6.干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（传导）耦合、公共阻抗耦合、静电耦合和（电磁）耦合。
7.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（ +5 ～+15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 ～ -15 ）V。
8.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。
9.智能仪器的故障自检方式主要有（开机）自检、（周期性）自检和键控自检三方式。
10.双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢），抗干扰能力（强）。
11.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）、（校正数据表）或通过曲线拟合来修正系统误差。
12.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。
13.为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均）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。
14.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。
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一、判断题（每题 2 分，共 20 分）1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。
（）2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。
（）3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。
（）4. RS232 通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485 短。
（）5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电。
在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。
（）6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。
（）7. 智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。
( )8. 软件开发过程的三个典型阶段是定义、开发和测试。
（）9. RAM 测试方法中，谷值检测法无法检测“ 粘连” 及“ 连桥” 故障。
（）10.曲线拟合要求 y=f（ x ）的曲线通过所有离散点（ x i ， y i ）。
（）二、选择题（每题 2 分，共 20 分）1. 多通道数据采集系统的框图如下图所示。
其中（ 1 ）~（ 4 ）各部分的组成为:( )A. 放大器、A/D 转换器、D/A 转换器、计算机B. 多路开关、放大器、A/D 转换器、计算机C. 多路开关、放大器、D/A 转换器、计算机D. 放大器、多路开关、A/D 转换器、D/A 转换器2. 仪器采集数据中存在随机误差和系统误差，基本数据处理顺序是:( )A. 系统误差消除→数字滤波→标度变换B. 数字滤波→系统误差消除→标度变换C. 标度变换→系统误差消除→数字滤波D. 数字滤波→标度变换→系统误差消除3. 设采集数据由信号加噪声构成，应根据( )确定滤波算法？A. 噪声统计规律B. 信号特征和噪声统计规律C. 信号特征D. 只能用多种滤波算法试验，由处理效果确定。
4. 采样保持器的作用是( )A. 提高系统的采样速率B. 保持系统的数据稳定C. 保证在A/D转换期间ADC前的模拟信号保持不变D. 使A/D 转换器前信号能跟上模拟信号的变化5. 采集数据中含有脉冲性干扰，信号为直流，则应选择( )滤波算法。
A. 算数平均法B. 加权平均法C. 限幅滤波法D. 去极值平均法6. 在开发USB系统的时候，首要的任务是利用( )实现设备的枚举过程，提供各种设备信息。
A. 中断传输B. 控制传输C. 同步传输D. 批量传输7．若非编码矩阵键盘的列线外接下拉电阻，该矩阵的扫描码应是( )。
A．行线输出高电平 B．列线输出高电平C．行线输出低电平 D．列线输出低电平8．在智能仪智中，A/D 转换的抗干扰技术包括( )。
A. 对差模干扰的抑制B. 对共模干扰的抑制C. 采用软件方法提高A/D抗干扰能力D. 以上三种都包括9．在进行数字电路的可测试性设计时，下面说法错误的是( )。
A．设计上应避免“线或”逻辑 B．所有不同相位和频率的时钟都应来自单一主时钟C．数字电路应设计成主要以异步逻辑电路为基础的电路D．电路应初始化到一明确的状态，以便确定测试的方法10．下面( )调试方式在目标机不存在的情况下也可以进行代码的调试。
A．ROM 仿真器 B．在线仿真器 C．片上调试 D．JTAG三、填空（每空2分，共20分）1．假设一 12 位的 A/D 转换器，其满量程电压为 10V ，则它的分辨率是_____ 。
2．某仪器的非线性采用分段线性插值法进行校正，设段数为4，最少需要_____对（X i ，Y i ）已知实验数据。
3．利用 8 片模拟多路开关 CD4051 设计 64 路的输入通道。
已知 CD4051 的漏电流为 20nA ，开关导通电阻300Ω，设信号源内阻 1000 Ω。
则多路开关漏电流和导通电阻产生的误差大小为_____ 。
如果采用级连方式连接，则需要多路开关_____片。
用级连方式连接电路产生的误差大小为_____ 。
4．某智能温度测量仪采用 8 位ADC ，测量范围为10 ～100 ℃，仪器采样数据经滤波和非线性校正后的数字量为0028H 。
A0=10 ℃，Am=100 ℃，Nm=FFH=255 ，Nx=28H=40 。
则对应的实测温度是_____ 。
5. 设在某数据采集系统中，对正弦信号 U=（ U msin ω t ）/2 采样。
采/保的孔径时间t AP=20ns ， A/D 转换器的位数为 12 位，求采样精度达到 1LSB 的最高信号频率是_____ 。
若 S/H 的捕捉时间t AC=3 μs ，稳定时间t s=2 μs ， A/D 转换时间t CONV=40 μs ，输出时间t OUT=4 μs 则通道的吞吐率是_____ 。
6．检测直流电压信号由于50Hz 工频干扰使测量数据呈现周期性波动。
设采样周期Ts=1ms ，采用算数平均滤波算法，消除工频干扰。
选择平均点数 _____。
7．某种仪器 100 台，工作 1000h ，假设有 2 台发生故障，则这种仪器的千小时的可靠率为_____ 。
四、简要回答下列问题（ 25 分）1. 简述推动智能仪器发展的主要技术。
2. 简述智能仪器设计的基本原则。
3. 简述 USB 既插既用机制实现的原理。
4. 可靠性是智能仪器中一个重要的技术指标。
请写出智能仪器中常用的提高硬件和软件可靠性的方法。
5. 什么是可测试性？智能仪器设计中引入可测试性设计有什么优缺点？五、设计题（15分）试设计一温度检测系统。
要求系统能检测 8 路温度信号（假设温度传感器的输出信号幅度 0~25mV ），测试的温度范围为0~500 ℃，温度分辨率为0.5 ℃。
测试的最终结果用 LCD 显示器或 LED 显示器显示出来。
对多通道的测量信号要有自动巡回检测的功能和选择某一通道进行单一测量的功能。
若采用自动巡回检测方式，要求每一通道每秒钟检测 100 次。
仪器要具有与其它仪器或微机进行通讯的能力。
画出仪器的硬件框图，并说明每部分的参数及其选择原则。
（1）根据设计要求，放大器的放大倍数至少应为多少？（2） A/D 转换器至少应选择多少位的？（3） A/D 转换器的速率至少为多少？（4）根据设计要求，如果选用 LED 显示器，至少应用几位 LED 显示？（5）测试系统与外界的通讯如选用串行通信，你准备选择哪种总线？它的最远传输距离是多少？（6）如果系统用 89C51 单片机做控制器，用字符式 LCD 显示模块做显示器，请画出图 2 中单片机与显示模块的三根控制线 RS 、 R/W 和 E 的接口电路。
这三根控制信号的时序图如图 1 ，它们的功能为：RS ：寄存器选择输入线。
当其为低电平时，选通指令寄存器；高电平时选通数据寄存器。
R/W ：读/ 写信号输入线。
低电平为写入，高电平为读出。
E ：使能信号输入线。
读状态下，高电平有效；写状态下，下降沿有效。
图 1图 2答案：一、否、是、否、否、否、否、是、否、否、否二、B 、 B 、 B 、 C 、 D 、 B 、 A 、 D 、 C、 B三、1．2.4mv2. 53. 1.6mv，9，0.36mv；4. 245．3.888KHz，20.4KHz；6. 207. 0.98四、 1．传感器技术：信号检测是通过传感器实现的，为适应智能仪器发展的需要，各种新型传感器不断涌现。
A/D 等新器件的发展显著增强了仪器的功能与测量范围。
DSP 的广泛应用：由于 DSP 芯片是通过硬件来完成上述乘法和加法运算，因此，采用DSP 芯片可大大简化具有此类数字信号处理功能的智能仪器的结构并提高其相应的性能，极大地增强了智能仪器的信号处理能力。
ASIC 、FPGA ／CPLD 技术在智能仪器中的广泛使用：使仪器的可靠性、成本、速度等方面有提高。
LabVlEW 等图形化软件技术。
网络与通信技术：智能仪器要上网，完成数据传输、远程控制与故障诊断等；构建网络化测试系统，将分散的各种不同测试设备挂接在网络上，通过网络实现资源、信息共享，协调工作，共同完成大型复杂系统的测试任务。
2．从整体到局部（自顶向下）的设计原则：这种设计原则的含义是，把复杂的、难处理的问题分为若干个较简单、容易处理的问题，然后在一个个地加以解决。
较高的性能价格比原则：在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，开发、调试、方便，可靠性高。
组合化与开放式设计原则：开放系统是指向未来的 VLSI 开放，在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际可能出发，又留下容纳未来新技术机会的余地；向系统的不同配套档次开放，为发挥各方面厂商的积极性创造条件；向用户不断变化的特殊要求开放，在服务上兼顾通用的基本设计和用户的专用要求等等。
3．即插即用技术包含 2 个技术层面，既热插拔和自动识别配置。
热插拔的关键技术在于电路接插件插、拔期间强电流的处理。
USB 在电缆以及接插件的设计上充分考虑了这一点，使得这个瞬时的强电流被安全地吸收，从而使 USB 设备实现了热插拔。
系统设备的自动识别是通过在 USB 主机或 Hub 的下行端口信号线上接有下拉电阻和在设备端的信号线上连接上拉电阻来实现的。
既当 USB 主机或 Hub 的下行端口处于断开状态时，信号线电平将恒为 0 。
当 USB 设备连接上的瞬间，会造成 USB 主机或 Hub 端信号线的上冲，这样当 USB 主机或 Hub 检测到这个上冲过程， USB 主机可认定有一设备接入。
4．提高硬件可靠性：元器件的选择；筛选；降额使用；可靠电路的设计；冗余设计；环境设计；人为因素设计；仪器可靠性实验；提高软件可靠性：认真地进行规范设计；可靠的程序设计方法；程序验证技术；提高软件设计人员的素质；消除干扰；增加试运行时间。
5．可测试性（ Testability ）是指产品能够及时准确地确定其自身状态（如可工作，不可工作，性能下降等）和隔离其内部故障的设计特性。
智能仪器设计中引入可测试性设计的优点：1．提高故障检测的覆盖率；2．缩短仪器的测试时间；3．可以对仪器进行层次化的逐级测试：芯片级、板级、系统级；4．降低仪器的维护费用；缺点：1．额外的软/硬件成本；2．系统设计时间增加。
五、放大器的增益 200 ； ADC 的分辨率 12 位； 12.5ms ； 4 位《智能仪器原理及应用》测试题一、填空题（每空1分共25分）1、模拟量输入通道包括、。
2、为了将A/D转换器中的运算放大器和比较器的漂移电压降低，常采用技术。
3、克服键抖动常采用的措施、。
4、总线收发器的作用。
5、最基本的平均滤波程序是，改进型有、、。
6、多斜式积分器有，其优点是，还有一种是，其作用是。
7、在通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块，通过软件来组合成各种功能的仪器或系统的仪器称为或。