检测与过程控制技术一答案

模拟试题A答案

1.简述系统误差、随机误差和粗大误差的主要特点。

答：

1）系统误差

系统误差是指在一定的测量条件下，测量值中含有固定不变或按一定规律变化的误差。其主要由以下几方面因素引起：材料、零部件及工艺缺陷；环境温度、湿度、压力的变化以及其他外界干扰等。其变化规律服从某种已知函数，它表明了一个测量结果偏离真值或实际值的程度，系统误差越小，测量就越准确，所以经常用准确度来表征系统误差的大小。

2）随机误差

随机误差又称偶然误差，是由很多复杂因素的微小变化的总和所引起的，其变化规律未知，因此分析起来比较困难。但是随机误差具有随机变量的一切特点，在一定条件下服从统计规律，因此经过多次测量后，对其总和可以用统计规律来描述，可以从理论上估计它对测量结果的影响。

3）粗大误差

粗大误差是指在一定条件下测量结果显著地偏离其实际值所对应的误差。在测量及数据处理中，如果发现某次测量结果所对应的误差特别大或特别小时，应认真判断误差是否属于粗大误差，如果属于粗大误差，该值应舍去不用。

2.温度传感器有哪些？在使用中如何选取？

答：

温度传感器有：

（1）热电偶温度传感器

（2）热电阻温度传感器

（3）热敏电阻

（4）集成温度传感器

在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题：（1）被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测

量和传送。

（2）测温范围的大小和精度要求。

（3）测温元件大小是否适当。

（4）在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。

（5）被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。

（6）价格如何，使用是否方便。

3.试述RS-232C串行通信标准的数据传送格式和电气特性。

答：

RS-232C的连接插头用25针或9针的EIA连接插头座，其主要端子分配如表所示。

表RS-232C主要端子分配

RS-232C标准是按负逻辑定义的，它的逻辑“1”电平在-5～-15 V之间（通常用-12 V表示），它的逻辑“0”电平在＋5～＋15 V之间（通常用＋12 V表示）。这样，采用＋5 V 电源供电的TTL、CMOS电路就不能与RS-232C接口直接连接，需进行电平转换。

RS-232C的传输速率可设置为50、75、110、150、300、600、1200、2400、4800、9600和19200等，单位为b/s。由于RS-232C采用电平传输，在通信速率

为19 200 b/s时，其通信距离只有15 m。若要延长通信距离，必须以降低通信速率为代价。

4.模拟量输入通道有哪几种类型？各有何特点？

答：

按照系统中各路共用一个还是每路各用一个数据采集电路，多路模拟量输入通道可分为集中采集式（简称集中式）和分散采集式（简称分布式）两大类型。

1）集中采集式（集中式）

集中采集式多路模拟量输入通道的典型结构有分时采集型和同步采集型两种，分别如图（a）和（b）所示。

集中采集式多种模拟量输入通道的结构

（a）分时采集型；（b）同步采集型

2）分散采集式（分布式）

分散采集式多路模拟量输入通道的特点是每一路信号都有一个S/H和A/D，因而不再需要模拟多路切换器。每一个S/H和A/D只对本路模拟信号进行转换，

即数据采集，其结构如下图所示。

分散采集式多路模拟量输入通道的结构

5.说明什么是越限报警,在微机测控系统中如何实现。

答：

越限报警是检测与控制系统中最常见而又最实用的一种报警方式，它分为上限报警、下限报警及上、下限报警。设需要判断的报警参数为x（可以是被控参数、被测参数、偏差或控制量等），该参数的上、下限约束值分别为x max和x min，则上下限报警的物理意义如下：

(1) 上限报警：若x i＞x max，发出上限报警，否则继续进行原定操作。

(2) 下限报警：若x i＜x min，发出下限报警，否则继续进行原定操作。

(3) 上、下限报警：若x i＞x max，发出上限报警，否则继续判断x i是否小于x min，若x i＜x min，发出下限报警，否则继续进行原定操作。

设计报警程序时，为了避免因测量值在极限值附近来回摆动而造成频繁报警，需要在上、下限附近设置一个回差带。

6.试述一键一义和一键多义键盘管理的实现方法。

答：

一键一义键盘管理中键盘信号的获得有查询法、中断法和定时查询法三种。

1）查询法

查询法是由主程序通过循环扫描键盘来获取键盘信息的。此方法对应的管理程序的设计思路是：微处理器周而复始地扫描键盘，当发现有键按下时，先判别

是命令键还是数字键。若是数字键，则把该键值读入存储器，通常还进行显示；若是命令键，则根据键值查阅转移表，以获得键处理子程序的入口。处理子程序执行完后，返回键盘扫描。

2）中断法

中断法是指监控主程序平时不进行键盘扫描，只有当有键按下时便引起中断请求，然后在中断子程序中进行键盘扫描及按键的处理。这种方法需独自占用一个外部中断源。

3）定时查询法

在定时查询法中，监控程序每隔一定时间查询一次键盘，由于时间间隔通常很短，因此对于操作者来说，键盘的响应是实时的。键盘的查询过程安排在定时中断程序中完成，常用于键盘操作并不频繁的测控系统。

一键多义键盘的管理程序仍可采用转移表法进行设计，不过这时要用多张转移表。组成一个命令的前几个按键起着引导的作用，把控制引向某张合适的转移表，根据最后一个按键编码查阅该转移表，就找到了要求的子程序入口。按键的管理可以用查询法也可以用中断法。但常常把按键服务设计成比过程通道中断低一级的中断源。

7.微机测控系统的性能指标有哪些？

答：

1）系统的稳定性

微机测控系统在给定输入作用或外界扰动作用下，过渡过程可能有四种情况。

（1）发散振荡：被控参数y（t）的幅值随时间逐渐增大，偏离给定值越来越远。这是不稳定情况，在实际系统中是不允许的，容易造成严重事故。

（2）等幅振荡：被控参数y（t）的幅值随时间作等幅振荡，系统处于临界稳定状态。这种情况在实际系统中也是不允许的。

（3）衰减振荡：被控参数y（t）在输入或扰动的作用下，经过若干次振荡后，回复到给定状态。当调节器参数选择合适时，系统可以在比较短的时间内，以比较少的振荡次数，比较小的振荡幅度回复到给定值状态，得到比较满意