智能仪器仪表复习题

1、什么是智能仪器、智能仪器有哪些功能。答：智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量(或检测)仪器，它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用。

2、简述智能仪器的发展过程及应用领域。

答：第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表第二代为数字式仪器仪表第三代就是智能式仪

器仪表

应用：测量仪器，分析仪器，生物医疗仪器，地球探测仪器，天文仪器，航空航天航海仪表，汽车仪表，电力，石油，化工仪表等，遍及国民经济各个部门，深入到人们生活的各个角落。（1）传感器技术（2）A/D等新器件的发展将显著增强仪器的功能与测量范围（3）单片机与DSP 的广泛应用（4）嵌入式系统和片上系统（SOC）将使智能仪器的设计提升到一个新阶段（5）ASIC、FPGA/CPLD即使在智能仪器中广泛使用（6）LabVIEW等图形化软件技术（7）网络与通信技术。

3、智能仪器的特点、智能仪器结构形式，对其作简要描述。

答：特点：测量过程的软件控制数据处理多功能化。

结构形式：微机内嵌式（将单片或多片的微处理器与传统仪器有机地结合在一起形成的单机，其形态是仪器。）微机扩展式（以个人计算机(PC)为核心的应用扩展型测量仪器。个人计算机仪器(PCI)或称微机卡式仪器。其形态可以是计算机。）4、数据采集系统的组成结构。

答：传感器模拟信号调理数据采集电路（传感器、模拟信号调理电路、数据采集电路）微机系统

5、程控放大器在智能仪器中的作用以及使用过程中的注意事项。

答：程控放大器是常用部件，在许多实际应用中，为了在整个测量范围内获取合适的分辨力，常采用可变增益放大器。增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。使用时可以根据输入模拟信号的大小来改变放大器的增益。程控放大器是解决大范围输入信号的有效办法。

6、AD转换器分为哪几类？串行接口的AD与

并行接口的AD的优缺点。

答：比较型ADC、积分型ADC、V/F型ADC。并行接口是指数据的各位同时进行传送，其特点是传输速度快，通信线路复杂且成本高，占用端口多、抗干扰性差。

串口接口是指数据一位一位地进行传送，其特点是占用端口少、抗干扰性强、可靠性高，传输出错后重发一位就可以了。

7、目前最常使用的键盘电路的特点，编码键盘

和非编码键盘概念。

答：非编码键盘：包括独立连接式非编码键盘（结构简单，当键数较多时，就要占用多个接口）和矩阵式非编码键盘（可以减少键盘接口）。非编码键盘处理软件复杂，硬件简单。

编码键盘：由硬件来识别键闭合、释放状态，由硬件消除键抖动影响以及实现一些保护措施

的方法，可以节省CPU相当多的时间。这种键盘处理软件简单，但硬件较复杂。

接口：决定是否有键按下；如有键按下，决定是哪一个键被按下；确定被按键的读数；反弹跳—按键抖动的消除。不管一次按键持续的时间多长，仅采样一个数据。处理同时按键即同时有一个以上的按键。

8、智能仪器仪表中的显示器件通常采用哪些？

各自的特点。

答：液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件。其优点为：工作电流比LED小几个数量级，尺寸小，厚度约为LED的1/3等。

断码显示器（断码式LCD每个显示位的电极配置与七段数码管相似，通常由多位字符构成一块液晶显示片）

字符式显示器（用字符式LCD显示器显示英文字母或简单笔画汉字时更方便）

图形式显示器（需要显示信号的波形或大量汉字时，应采用图形式液晶显示器）

液晶条图显示（可以观察被测量的动态变化过程，用来直接观测连续变化的模拟量）

9、模拟量输出信号有哪几类？各自的优缺点？答：电流信号、电压信号。电流信号传输距离远，抗干扰能力强。

10、开关量输出隔离的作用？通常采用的隔离措施的特点。

答：抗干扰、保护后级电路。光电隔离、变压器。

11、串行通信的基本概念，RS485串行总线组网，USB总线的特点。

答：串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。（异步方式, 同步方式）。RS-485是一种多发送器的电路标准，半双工，在

某一时刻，一个发送另一个接收。它扩展了

RS-422A的性能，允许双线总线上一个发送器驱动32个负载的设备。

USB总线的特点：（1）USB接口统一了各种接口设备的连接头（2）即插即用，并能自动检测与配置系统的资源（3）具有“热插拔”的特性（4）USB最多可以连接127个接口设备（5）USB1.1的接口设备采用两种不同的速度:12Mbit/s（全速）和1.5Mbit/s（慢速）。USB2.0的传输速度最高可达到480Mbit/s。

12、克服脉冲干扰的数字滤波法：（限幅滤波法、中值滤波、剔除粗大误差）

答：1、限幅滤波法（又称程序判别法、增量判别法）通过程序判断被测信号的变化幅度，从而消除缓变信号中的尖脉冲干扰。具体方法是，依赖已有的时域采样结果，将本次采样值与上次采样值进行比较，若它们的差值超出允许范围，则认为本次采样值受到了干扰，应予剔除。

2、中值滤波是一种典型的非线性滤波器，它运算简单，在滤除脉冲噪声的同时可以很好地保护信号的细节信息。对某一被测参数连续采样n次（一般n应为奇数），然后将这些采样值进行排序，选取中间值为本次采样值。对温度、液位等缓慢变化（呈现单调变化）的被测参数，采用中值滤波法一般能收到良好的滤波效果。

3、拉依达准则法的应用场合与程序判别法类似，并可更准确地剔除严重失真的奇异数据。

13、什么是嵌入式系统？什么是模块化程序设计？什么是软件测试？

答：嵌入式系统是指操作系统和功能软件集于计算机硬件系统之中。特点：功能单一、简单，兼容性要求不高，软件代码小，高度自动化，响应速度快，适合于要求实时的和多任务的体系。

模块化程序设计的出发点是把一个复杂的系统软件，分解为若干个功能模块，每个功能模块执行单一的功能，并且具有单入口单出口的结构。（自底向上模块化程序设计、自顶向下模块化程序设计）

软件测试就是在软件投入运行前，对软件需求分析，设计规格说明和编码的最终复查，是软件质量保证的关进步骤。定义：软件测试时为了发现错误而执行程序的过程。

14、模拟开关的特点以及优缺点。

答：模拟开关具有功耗低、速度快、无机械触点、体积小和使用寿命长等特点。

15、智能仪器的设计原则以及设计步骤。

答：设计原则：（1）从整体到局部(自顶向下)的设计原则（2）较高的性能价格比原则（3）组合(集成)化与开放式设计原则

设计步骤：（1）确定设计任务并拟定设计方案（2）硬件和软件研制（3）软硬件综合调试整机性能测试和评估。

16、智能仪器硬件设计的注意事项。

答：（1）采用功能强的芯片以简化电路,（2）修改和扩展，硬件资源需留有足够的余地.（3）自诊断功能，需附加设计有关的监测报警电路（4）硬件抗干扰措施。（5）线路板注意与机箱、面板的配合，接插件安排等问题，必须考虑到安装、调试和维修的方便。

17、智能仪器仪器调试过程。

答：（1）硬件调试（静态调试动态调试）（2）软件调试（初级子程序调试模块程序调试）（3）性能测试（按照设计任务书规定的设计要求拟定一个测试方案，对各项功能和指标进行逐项测试。如果某项指标不符合要求，还得查明原因，作相应调整；直至完全达到设计要求为止。）18、干扰和噪声的基本特性。

答：（1）噪声是绝对的，它的产生不受接收者的影响，是独立的,与有用信号无关。干扰是相对有用信号而言，只有噪声达到一定数值、它和有用信号一起进入一起系统并影响正常工作才形成

干扰。（2）噪声是干扰之因，干扰是噪声之果，是一个量变到质变的过程。（3）干扰可以消除，噪声难以消除，只能减小。

干扰的形成：噪声源、有对噪声敏感的接收电路和两者之间的耦合通道。

19、常用的抗干扰措施，抑制电磁干扰的基本方法。

答：抑制电磁干扰的基本方法：（1）消除或抑制噪声源（2）破坏干扰的耦合通道（3）消除接收电路对干扰的敏感性（4）采用软件抑制干扰。

措施：屏蔽接地浮置对称电路隔离滤波脉冲电路的噪声抑制.

20、智能仪器硬件调试、软件调试、整机性能测试的一般方法。

答: 硬件调试：通常先排除明显的硬件故障，之后，再和测试软件结合起来调试。一般分为两步：静态调试和动态调试。

软件调试:从不需要调用其他子程序的最初级子程序调试入手，然后逐次向上一级模块程序调试扩展，最后是监控程序调试。

整机性能测试:按照设计任务书规定的设计要求拟定一个测试方案，对各项功能和指标进行逐项