2012数据采集及分析复习大纲2

，所以不能提高灵敏度。
(2)当半桥双臂各并联一片时：
简化电路，设
时，计算得：
，所以也不能提高灵敏度。
19、热电偶测温的充要条件？ 答：（1）只有当热电偶的两个电极材料不同，且两个接点的温度也不同时，才会产生电势， 热电偶才能进行温度测量。 （2）当热电偶的两个不同的电极材料确定后，热电势便与两个接点温度 T、T0 有关。即回 路的热电势是两个接点的温度函数之差。 20、极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为（ ） A.电容量微小影响灵敏度 B.灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线形误差 C.非接触测量 21、可用于实现非接触式测量的传感器有＿＿＿和＿＿＿等。 22、常用的压电材料有＿＿＿和＿＿＿。 23、当测量较小应变值时应选用＿＿＿效应工作的应变片， 24、当测量大应变值时应选用＿＿＿效应工作的应变片。 25、光电元件中常用的有光敏电阻、光敏晶体管和＿＿＿。 26、不同的光电元件对于不同波长的光源，其灵敏度是＿＿＿。 27、电阻应变片的电阻相对变化率是与＿＿＿成正比的。 28、电容式传感器有＿＿＿、变面积和变介质三种类型。 在三种类型的电容式传感器中＿＿＿型的灵敏度最高。 29、 30、霍尔元件是利用半导体元件的＿＿＿特性工作的。 31、按光纤的作用不同，光纤传感器可分为＿＿＿和＿＿＿两种类型。 第 3 章_计算机数据采集过程通道的硬件组成 1、根据 CD4051 的结构原理图分析说明 8 路模拟开关的工作原理 2、采样定理？什么叫周期采样？采样时间？采样周期？一般情况下如何选择采样周 期？ 3、什么叫量化？量化误差？简述量化过程？ 4、设被测温度的变化范围为 300℃-1000℃，如要求测量误差不超过±1℃，应选用分 辨率为多少位的 A/D 转换器？ 5、某数据采集系统具有 8 个模拟通道。各通道输入信号的频率可达 5kHZ，而且至少要
8、什么是采样保持器？简述其工作原理？ 9. 采样/保持器在模拟输入信号频率很低时，是否有必要使用？在模拟信号频率很高时 呢，为什么？ 10. 采样频率 fs 高时，保持电容应取大些还是小些？ 11、采样/保持器是否具有放大功能？其放大值由什么决定？ 15、设在某数据采集系统中，采样/保持器的孔径时间 tAP = 10 ns, A/D 转换器的位数 为 12，求：
3
d 0 0.3mm ，空气
K1 100V / pF ，读数仪表的灵敏度 S 2 5 格/ mV ，则
中 R1
R '1 R2 R ' 2 120 ，上、下贴片位置对称，应变片的灵敏度系数 k=2。应变值
电桥供桥电压 ui 3V 。 试分别求出图 （b） 、 图 （c） 组桥时的输出电压 uo 10 10 3 ，
第 4 章_数据处理技术 1、在计算机控制系统中，一般要对测量数据进行哪些预处理技术？
2、何为数字调零？何为系统校准？ 3、什么是零点的自动校准？自动校准如何实现？ 4、什么叫数字滤波？ 5、简述各种数字滤波方法的原理或算法及适用场合。 6、结合图 5-3，分析说明标度变换的概念及其变换原理。 7、某温度测量系统（假设为线性关系）的测温范围为 0~150℃，经 ADC0809 转换后对 应的数字量为 00H~FFH，试写出它的标度变换算式。 8、在数据处理中，何为查表法？它能完成哪些功能？一般有哪些查表方法？ 9、什么是标度变换?为什么要进行标度变换？ 10、有一台 0 ~ 100MPa 的压力变送器，其输出电流为 4 一 20 mA 采用 12 位 A/D 转换 器 进行转换.试写出标度变换公式，并计算公式中各系数的数值。 11、设计一个低通数字滤波器，其截止频率为 1Hz，采样周期 0.5s，写出滤波器的差分方 程 ： 第 5 章_信号的分析与处理 1、 什么叫系统的频率响应函数？它和系统的传递函数有何关系？ 2、 信号的预处理包括那些环节？ ，若输出 y(t)与输入 x(t)相同，输入的 3、 5-4 某一系统的输人信号为 x(t)（见图 5-25） 试说明 自相关函数 Rx()和输入—输出的互相关函数 Rx()之间的关系为 Rx()=Rxy(+T)， 该系统起什么作用？
用每个采样周期 10 个采样点的速度进行采样。问： （1）多路开关的切换速率应是多少？ （2）选用的多路开关应有多少位的地址线？ 6、A/D转换器的分辨率？相对分辨率？精度？转换时间和转换速率？在A/D转换器中， 最重要的技术指标是 和 ？
U
7、设某 12 位 A/D 转换器的输入电压为 0---+5V，求出当输入模拟量为下列值时输出的 数字量： （1）1.25V； （3）2.5V； （6）5V
釆样精度能达到
LSB 的最高信号频率 fmax 是多少？
16、—个数据采集系统的孔径时间 tap = 2 ns，试问一个 10 kHz 信号在其变化率最大 点被 釆样时所能达到的分辨率是多少？ 17、放大器的共模抑制比的定义是什么？ 18、测量放大器的主要技术指标是什么？ 19、试推导测量放大器的增益表达式？
x
系 统
y
R
R
图 5‐25 题 5‐4 图
4、 求
的自相关函数.其中
解：瞬态信号的自相关函数表示为：
5、
求初始相角
为随机变量的正弦函数
的自相关函数，
解：具有圆频率为
、幅值为 A、初始相交为
的正弦函数，是一个零均值的各态历
经随机过程。其平均值可用一个周期
的平均值计算。其自相关函数为
令
12
2） 17、 压电式加速度传感器的固有电容为 Ca，电缆电容为 Cc，电压灵敏度 Ku=U0 /a(a 为 被测加速度)，输出电荷灵敏度 Kq=Q/a。试推导 Ku 和 Kq 的关系。 答：(1)压电式加速度传感器的灵敏度是指其输出变化量（电压或电流）与输入变化量 （加速度 a）的比值，故有两种表示方法：电荷灵敏度 Kq（采用电荷放大器）和电压灵 敏度 Ku（采用电压放大器） 。因为
？
R R
15、下图中所示为两支 流电桥，其 中图（a） 称为卧式桥 ，图（b） 称为立式桥 ， 且
R1 R2 R3 R4 R0 。 R1 , R2 为应变片， R3 , R4 为固定电阻。试求在电阻应变片阻值变
化为 R 时，两电桥的输出电压表达式并加以比较。
16、某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径 r=4（mm），工作初始极板间距离 δ0=0.3(mm)，介质为空气。问: a) 如果极板间距离变化量Δδ=士 l(mm)，电容的变化量ΔC 是多少? b) 如果测量电路的灵敏度 k1=10O(mv/pF),读数仪表的灵敏度 k2=5(格/mV)， 在Δδ=士 1(um)时，读数仪表的变化量为多少? 答：1)已知ε0=8.85×10 （F/M），传感器的灵敏度为 k
13、一电容测微仪，其传感器的圆形极板的半径 r=4mm，工作初始间隙 介质，试求： （1）通过测量得到的电容变化量为 C 3 10 pF ，则传感器与工件之间由初始间隙 变化的距离 d ？ （2）如果测量电路的放大倍数 此时仪表指示值变化多少格？ 14、用电阻应变片及双臂电桥测量悬臂梁的应变ε。其贴片及组桥方法如下图所示。已知图
，
则现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片 数以提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？ 1）半桥双臂各串联一片。 2) 半桥双臂各并联一片。
解：(1)未增加电阻应变片时，半桥双臂的灵敏度为：
当半桥双臂各串联一片时：
简化电路，设
时，计算得：
10 6
）
11 12、有一钢板，原长 l 1m ，钢板弹性模量 E 2 10 Pa ，使用 BP-3 箔式应变片 R=120
Ω，灵敏度系数 S=2，测出的拉伸应变值为 300με。求：钢板伸长量 l ，应力 , R / R 及
R 。如果要测出 1με应变值则相应的 R / R 是多少？
2012 数据采集及分析复习大纲
第 1 章_绪论 1、数据采集的定义? 2、数据采集系统的组成? 3、数据采集系统性能的好坏是如何评价的? 4、数据采集的任务是什么？ 5、画出数据采集系统的硬件组成框图，并说明各组成部分的作用。 第 2 章_采集系统常用的传感器 1、传感器定义？ 2、 传感器标定的基本方法是什么？ 3、 在选择传感器时传感器和 A/D 转换器的精度哪一个应该更高些？为什么？ 4、 简述选用传感器的原则？ 5、 测量位移可用哪几类传感器？举出三种，试说明原理。 6、 影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？提高其灵敏度可以采取哪些措施， 带来什么后果？ 7、 简述传感器的分类方法及特点。 8、 电阻丝式应变片工作原理？ 9、 霍尔效应的本质是什么？用霍尔元件可测哪些物理量？请举三个例子说明。 10、热电偶是如何实现温度测量的？影响热电势与温度之间关系的因素是什么？ 11、以阻值 R，灵敏度 S=2 的电阻应变片与阻值 R 的固定电阻组成的电桥，供桥电压为 US， 并假定负载为无穷大，当应变片的应变值为 X1με和 2με时，绘出直流电桥电路图，分别 求出单臂、双臂电桥的输出电压，求出灵敏度表达式。 （με：微应变，即