微机自动检测与系统设计期末复习提纲

《微机自动检测与系统设计》期末复习提纲

1.1什么是测量,检测和自动检测?

广义而言，测量就是使用专门的技术工具，依靠实验和计算，找到被测量值（包括大小和正负）的过程。

“测量是以确定量值为目的的一组操作”

测量又被定义为“实验比较过程”，即用同性质的标准量与被测量比较，并确定被测量对标准量的倍数。整个测量过程包括对比、示差、平衡和读数4个基本动作。

检测：人们常把检验和测量结合在一起，统称为检测。

自动检测：在整个测量过程中，对比、示差、平衡和读数4个基本动作以及检验过程完全不需要或仅需要很少的人工干预，由系统自动完成。

1.2常用的基本检测方法有哪几种?各自的结构,特点是什么?

直接按照物理定律检测法：采用此种方法时，从被测对象中取得

能量时不应影响被测对象的物理状态。根据是否需要辅助能源，

可分为：1.无需辅助能源的直接变换式2.需要辅助能源的调制变换

式。

探查型检测法：探查型检测法的输入信号是由探查部件发出的探

查信号与被测物体的被测量以某种规律变换而成的

比较型检测法：包括：平衡法、偏差法、微差法

优点：精度高；不需要标准量具，也无需平衡操作；

测量速度快，比较适用于工程测试。

信息处理型检测法：经过对检测所得信息进行处理分析后，才能得到

所需的被测量的检测方法。

1.3常用检测系统的动态特性有哪几种?

一阶检测系统、二阶检测系统

1.4检测系统有哪几种基本结构?

重复（串联）结构、反馈结构、差动结构、扫描结构、多次测量操作结构

1.5检测系统的静态指标有哪些?其主要含义各是什么?

精确度：精密度、正确度、精确度等级

稳定性：在规定时间内，在规定工作条件保持恒定时，检测系统性能保持不变的能力。

分辨率：检测系统可有意义地区分两个紧邻所示量的定量表示

灵敏度：检测系统在稳态下输出增量对输入增量的比值

线性度：系统的实际输入输出特性对理想直线性输入输出特性的近似程度

重复性：检测系统在同一工作条件下，输入量按同一方向做全量程变化，进行多次测量，确定输入输出特性的不一致程度

再现性：检测系统对被测量进行一次测量后，经过一段时间，在同样的条件下再进行测量，确定输入输出特性的不一致程度

1.8将微机应用于自动检测方面的典型方式有哪些?

智能仪器仪表、自动测试系统、计算机辅助测试、微机自动检测

1.9智能仪器仪表的特点是什么?微机在智能仪器仪表中的作用是什么?简述智能仪器仪表的发展的趋势。

特点：（1）功能增多，性能提高；（2）具有数据处理功能；（3）可靠性高，设计制造相对容易，使用维修简单，价格低廉；（4）集中控制；（5）绝大多数智能仪器仪表具有对外接口技术；（6）多数仪器有选择功能，量程和数据处理程序，也有用“菜单”方式选择。

作用：（1）能自动修正各类测量误差；（2）能自动切换量程；（3）能对信号进行复杂的运算和处理；（4）能以多种形式输出信息；（5）能对仪器本身进行自检和故障监控，发现故障能及时报警。

发展趋势：（1）采用新的微处理器和VLSI；（2）智能仪器仪表向组合型发展；（3）加强智能仪表的自检和故障诊断功能；（4）逐步将间接测量参数变成直接测量参数；（5）数据域测试仪器正兴起；（6）专家系统仪器是一个颇具前途的发展方向。

1.10计算机辅助测试CAT和自动测试系统有何区别？画出计算机辅助测试系统的典型结构。

计算机辅助测试（CAT）：用计算机及其外部设备取代人的动作，感觉功能和人的思想功能所进行的测试。

自动测试系统：在人工最少参与情况下，能自动进行测量、数据处理，并以适当方式显示或输出测试结果的系统。

1.12什么是自适应测试?自适应测试中需要解决的几个关键问题是什么？简述自适应测试的几种实现途径。

能根据待测试件、待测试量或测试环境变化而自动改变其结构或参数，以获得最优测试性能。1、确立最优测试性能的目标。2、建立自适应测试模型。3、实现自适应算法的结构由硬件及软件组成。

可在测试系统的三个主要环节上实现：1、自适应采样；2、自适应数据处理；3、测试系统结构参数自适应调节。

1.13画出微机自动监测系统的典型结构，简述各部分的作用。

微机基本子系统：整个系统的核心，对整个系统起监督、管理、控制作用。

数据采集子系统及接口用于和传感器、检测元件、变送器连接，实现数据采集、选路控制、零点校正、量程自动切换等功能。

基本I/O子系统及接口用于实现人-机对话、输入或改变系统参数、改变系统工作状态，输出检测结果、动态显示测控过程，实现以多种形式输出、显示、记录、报警等功能。

通信子系统及接口用于实现本系统与其他仪器仪表、系统的通信与互连。

数据分配子系统及接口实现对被测测控对象、被测试组件、测试信号发生器，甚至于系统本身和检测操作过程的自动控制。

接口完成它所连接的设备之间的信号转换和交换、信号传输、信号拾取、对信息进行必要的缓冲或锁存，增强微机自动检测系统的功能。

2.1数据采集系统的应用场合和它的作用是什么？

数据采集系统已在工业、农业、气象、医学等科技部门中获得了广泛应用，尤其是在空间技术中应用更为普遍和重要。人们可以通过对信号的测量、处理、控制及管理来实现测、控、管的自动化与一体化。

2.2说明数据采集系统的典型结构及其各部分的作用。

由4部分组成：数据采集器，微机接口电路，DA转换器，应用软件

1、包括多路开关MUX、测量放大器IA、采样保持器SHA、模数转换器ADC等。将多个现场模拟信号按某种规则逐个采集，再量化后送入微型计算机进行处理。

2、用来传送数据采集系统运行所需的数据、状态及控制信号。

3、将计算机输出的数字信号转换为模拟信号，以实现系统要求的显示、记录与控制任务。

4、在众多的应用场合，多路开关MUX之前或之后还要配置滤波、前置放大等信号调理电路。

2.3数据采集系统的常用分类方法有哪些？多通道数据采集系统的常用结构形式有哪些？说明各自的特点和使用场合。

1、根据数据采集系统的功能分类；

2、根据数据采集系统适应环境分类；

3、根据数据采集系统的控制功能分类；

4、根据模拟信号的性质分类；

5、根据信号通道的结构方式分类。

高电平单端输入分时多通道收集结构：特点：1、可方便地用增加多路开关的办法来扩充模拟信号通道数；2、高电平信号，只需要从机械方面考虑接线端的问题。使用场合：高电平单端输入

低电平差动输入分时多路收集结构：特点：1、在每个输入通道中的信号调理电路要加入差分放大器，放大倍数由程控方法自动改变；2、在输入端子板中，除了要从机械方面考虑外，还需从电方面考虑，特别要注意热电势及共模电压引起的误差；3、低电平放大器必须有足够的增益，以使低电平信号满量程放大后续的缓冲放大器输入满量程；4、低电平多路开关切换必须使用三线切换，各通道应加屏蔽和抗干扰措施；5、低电平传输因各接点、引线端和开关等的接触电阻而产生干扰，可用补偿方法予以校正。使用场合：低电平差动输入

伪同步多通道收集结构：特点：1、多个通道加了采样保持放大器，控制作用可使输入信号实现同时采样，可对各通道信号进行瞬时比较，消除了前述分时采样带来的时间歪斜误差；2、经采样后仍由多路模拟开关进行分时选通和转换；3、同时采样的各通道采样保持时间内的变化量各不相同，仍然非完全同步。使用场合：可用于高电平模拟信号输入等