智能仪器试题及答案解析

《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 ωt ）/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