智能仪器设计基础 试卷(仪器仪表工程硕士)
智能仪器设计试卷(A)
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 。
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=V r /2n < V r .1%./10，所以2n >1000，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。
7 8 8 8 8；因为△y n =| y n - y n-1 | 当≤3时，y n = y n 否则，y n = y n-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（x i ，y i ），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（x i ，y i ），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。
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。
智能仪器设计基础 试卷(仪器仪表工程硕士)
课程名称： 姓名： 考试占用时间：
题号 题分 得分 一 50 二 30
智能仪器设计基础 学号： 120 分钟
三 20 四 五
适用专业、班级： 学院：
仪器仪表工程
资源环境与化工学院 开卷
十 总分 100 累分人 签名
考试形式（开卷或闭卷） ：
得分
评阅人
2、简述限幅滤波的基本原理，并给出相关程序。
第 3 页 共 4 页
三、综合题(共 20 分)
利用 80C51 单片机和 AD574 设计一个多路数据采集系统，给 出相关硬件电路与巡回数据采集程序。 (硬件电路给出 80C51 与 AD574 的连接即可)
位 TCON IE IP TMOD D7 TF1 EA — GATE D6 TR1 — — C/T D5 TF0 — — M1 D4 TR0 ES PS M0 D3 IE1 ET1 PT1 GATE D2 IT1 EX1 PX1 C/T D1 IE0 ET0 PT0 M1 D0 IT0 EX0 PX0 M0
第 1 页 共 4 页
3、键盘有哪几种组成方式？各有何特点？
4、与硬件滤波器相比，数字滤波器有何值是如何进行的。
第 2 页 共 4 页
二、设计题(每题 15 分，共 30 分) 1、设计一个由 8031 单片机控制的程控增益放大器的接口电路，给出 硬件电路和放大倍数计算过程。
六 七 八 九
考生注意事项： 1、 本试卷共 4 页， 请查看试卷中是否有缺页或破损。 如有立即举手报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、 简答题(每题 10 分，共 50 分)
1、简述数据采集系统基本结构形式，并比较其特点。
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。
智能化仪表试题.doc
《智能化仪表》复习题一、简答题：1、 仪表的发展经历那几个阶段？其特点？2、 智能仪表的分类及特点？3、 智能仪表的主要特点？4、 按键识别中需要解决哪些问题？可采取哪些工作方式?5、 键盘的组成形式及特点？6、 行扫描法的原理及过程？7、说出不同种类触摸屏的原理及特点。
10、 仪用放大器、程控放大器原理。
11、 怎样确定数据采集的采样方式及频率?12、 简述几种常用的数字滤波算法。
13、 简述几种数字线性化方法及特点。
14、 零位误差和增益误差的校正方法。
15、软测量技术的基本思想?16、专机系统知识的获取方法?18、具体用光电隔离器时应注意什么?19、系统的屏蔽与接地应注意什么问题?20、 方案设计时可靠性的原则。
21、 自诊断方式及自诊断内容？自诊断软件流程? 17、 简述数字PID 算法，说说消除积分饱和的方法。
8、 说说LED 数码显示段译码的实现方法及特点。
22、智能仪表需求分析报告、设计任务书、总体设计方案内容?23、简述传统算法与智能算法的区别24、准矩阵式组合优化键盘的构成及原理。
26、红外触摸屏及电阻触摸屏的工作原理。
27、数据采集系统的构成、工作原理及技术指标。
28、分时釆集型和同步采集型的构成及特点。
29、信号调理包括哪些内容。
30、传感器有哪些类，如何选用？31、什么是程控放大器，使用它的作用?32、A/D的主要技术指标是什么？如何选用?33、标度变换的内容。
怎样实现分段测量?34、数字滤波如何克服大幅脉冲干扰和小幅高频噪声。
35、曲线拟合法和查表校正法的基本思想。
36、零点误差、增益误差如何校正？37、基本模糊控制器的构成及工作原理。
模糊PID、参数自整定模糊控制器、自适应模糊控制器的构成及工作原理。
38、硬件设计的内容及要求。
39、软件设计的要求及设计流程。
二、试用8279或8155组成8个健、8位LED显示的键盘显示电路, 说明工作方式、键值等，编写典型应用程序。
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》复习题及答案
《智能仪器》复习参考题及答案一、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数码管）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）自检和键控自检三种方式。
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。
15.智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘）、（模拟量I/O通道）、总线和接插件等的检查。
智能仪器仪表电路设计考核试卷
B.电流需求变化
C.电路抗干扰能力要求高
D.电源与负载距离较远
10.智能仪器中用于数据存储的设备可能包括以下哪些？（）
A. RAM
B. ROM
C. EEPROM
D.硬盘
11.以下哪些是智能仪器仪表中可能遇到的噪声源？（）
A.电源噪声
B.信号线干扰
C.环境RF干扰
D.电路板上的电磁干扰
D.线性范围与运放的供电电压有关
5.在智能仪器中，下列哪种存储器在断电后数据不会丢失？（）
A. RAM
B. ROM
C. EEPROM
D. SRAM
6.以下哪种接口通常用于微控制器与外部设备进行串行通信？（）
A. GPIO
B. UART
C. SPI
D. PCI Express
7.智能仪器仪表设计中，用于滤波目的的电容通常选择哪种类型的电容？（）
14. __________
15. __________
16. __________
17. __________
18. __________
19. __________
20. __________
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
D.光通信
4.在智能仪器仪表设计中，以下哪些电路可用于信号调理？（）
A.放大电路
B.滤波电路
C.电压跟随器
D.信号调制电路
5.以下哪些措施可以减少智能仪器仪表的功耗？（）
A.选用低功耗的微控制器
B.使用动态电源管理
C.减少不必要的硬件功能
D.提高工作电压
6.智能仪器中常用的模拟传感器类型包括哪些？（）
智能仪器设计基础答案
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、1．2.4mv2. 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。
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2、简述限幅滤波的基本原理，并给出相关程序。
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三、综合题(共 20 分)
利用 80C51 单片机和 AD574 设计一个多路数据采集系统，给 出相关硬件电路与巡回数据采集程序。 (硬件电路给出 80C51 与 AD574 的连接即可)
位 TCON IE IP TMOD D7 TF1 EA — GATE D6 TR1 — — C/T D5 TF0 — — M1 D4 TR0 ES PS M0 D3 IE1 ET1 PT1 GATE D2 IT1 EX1 PX1 C/T D1 IE0 ET0 PT0 M1 D0 IT0 EX0 PX0 M0
南昌大学研究生 2014～2015 学年第一学期期末考试试卷
课程名称： 姓名： 考试占用时间：
题号 题分 得分 一 50 二 30
智能仪器设计基础 学号： 120 分钟
三 20 四 五
适用专业、班级： 学院：
仪器仪表工程
资源环境与化工学院 开卷
十 总分 100 累分人 签名
考试形式（开卷或闭卷） ：
六 七 八 九
考生注意事项： 1、 本试报告以便更换。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、 简答题(每题 10 分，共 50 分)
1、简述数据采集系统基本结构形式，并比较其特点。
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2、如果一个数据采集系统，要求 1%级精度性能指标，在设计该数据采集系统时，怎 样选择系统的各个元器件？
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3、键盘有哪几种组成方式？各有何特点？
4、与硬件滤波器相比，数字滤波器有何优点？
5、什么是代数插值法？简述线性插值和抛物线插值是如何进行的。
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二、设计题(每题 15 分，共 30 分) 1、设计一个由 8031 单片机控制的程控增益放大器的接口电路，给出 硬件电路和放大倍数计算过程。
得分
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