《智能仪器》复习题

《智能仪器》复习参考题

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）键盘结构。

3.智能仪器的显示器件常用（LED）数码管或液晶显示器，其中（液晶显示器）

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。接收器的输入检测电平逻辑“0”

为（＞＋３V）逻辑“1”为（＜－３V）

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（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（模型）、（标准数据）

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（数字）滤波法，当系统

要求测量速度较高时，可采用（算术平均）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）、（I/O通道）、

总线和接插件等的检查。

16.异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步）信息，

降低了对时钟精度的要求，但传输效率（低）。

17.智能仪器是指将（计算机）技术和（电子测量）技术有机的结合在一起的新

一代电子仪器。

18.在信号通道使用光电耦合器，能有效抑制（尖峰脉冲）干扰和各种（噪声）

干扰。

19.智能仪器中自动量程转换的方法主要有两种，一种是根据被测量的大小，自

动切换到不同量程的（传感器）上，另一种是自动改变电路的（放大器增益）达到量程切换的目的。

20.智能仪器的软件通常由（功能执行）程序、（监控）程序和实现各种算法的

功能模块等部分组成。

21.智能仪器的主要特征之一是，几乎都含有自动（量程）转换、自动（零点）

调整等功能。

22.异步串行通信方式中，传送一帧字符信息由起始位、（数据）位、(奇偶校验)

位和停止位等四部分组成。

23.根据测量误差的性质和特性，一般可将其分为三类，即随即误差、（系统）

误差和（粗大）误差。

24.不同设备之间进行的数字量信息交换或传输，称为（数据接口）。每秒钟串

行发送或接受的二进制位数目，称为（波特率）。

二、选择题

1.智能频率计采用多周期同步测量原理，是为了（A）。

A 在宽频率范围获得高精度

B 提高测量速度

C 便于程序设计

D 减小标准频率误差

2.智能数字频率计中采用的多周期同步测量原理，其中“同步”的含意是指（A）

同步。

A 被测信号fx与时基信号f0

B 被测信号fx与闸门开启和关闭

C 两个闸门的控制信号

D 时基信号f0与闸门开启和关闭

3.某智能仪器准备采用LED数码管显示器，为尽可能节约单片机的I/O口资源，

应采用下列显示方案中的哪一种方案。（A）

A 软件译码动态扫描显示

B 硬件译码动态扫描显示

C 硬件译码静态显示

D MCS-51串行口方式0扩展I/O口驱动显示器

4.在智能仪器中，模拟输入通道的抗干扰技术包括（D）。

A 对差模干扰的抑制

B 对共模干扰的抑制

C 采用软件方法提高抗干扰能力

D 以上三种方法都包括

5.ADC0809是8位的A/D转换器，当额定输入电压为5V时，其分辨率约为(B)。

A 0.625V

B 19.5mV

C 50mV

D 5mV

6.MC14433是三位半双积分型A/D转换器，当额定输入电压为2V时，其分辨率

为(C)。

A 2V

B 0.57V

C 1mV

D 0.5mV

7.智能仪器的自动零点调整功能通常是由（C）的方法实现的。

A 软件

B 硬件

C 软、硬件相结合

D 斩波稳零技术

8.采样保持器在模拟通道中的作用是（B）。

A 提高系统采样速率

B 保证在A/D转换期间A/D输入信号不变

C 保持系统数据稳定

D 使A/D输入信号能跟上模拟信号的变化

9.在下列哪种情况下，智能仪器的模拟输入通道需要使用采样保持器？（C）

A 在A/D转换期间输入模拟量基本不变

B 对A/D转换精度要求较高时

C 在A/D转换期间输入模拟量变化剧烈

D 对A/D转换速度要求较高时

10.用某三位半数字电压表的200V量程测量某电压的读数为120.0V，已知该仪

器的固有误差为±(0.5％读数+0.1％满度)，由于固有误差产生的测量误差是±(A)。

A 0.8V

B 0.12V

C 0.6V

D 0.5V

11.某智能温度测量仪的测温范围是-100～1500℃，当要求分辨率为0.1℃时，

应选择下列哪一种A/D转换器芯片较为合理 (A)。

A ICL7135(四位半)

B MC14433(三位半)

C ADC0809(8位)

D ADC1140(16位)

12.智能仪器的自检是为了实现（C ）功能。

A 排除仪器故障

B 减小零点漂移

C 故障的检测与诊断

D 减小仪器的测量误差

13.下述方法哪一种可以用于减小智能仪器的系统误差。（A）。

A 利用误差模型修正误差

B 采用数字滤波器

C 采用模拟滤波器

D 提高系统的抗干扰能力

14.在智能温度测量仪中用软件进行非线性补偿，是为了减小（A）。

A 系统误差

B 粗大误差

C 随即误差

D 量化误差

15.当智能仪器采集的数据中存在随即误差和系统误差时，正确的数据处理顺序

是（A）。

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

16.多通道智能温度巡检仪的信号流程顺序为（A）。

A 放大器→A/D转换器→采样保持器→D/A转换器→计算机

B 多路开关→放大器→采样保持器→D/A转换器→计算机

C 多路开关→放大器→采样保持器→A/D转换器→计算机

D 放大器→多路开关→采样保持器→A/D转换器→D/A转换器

17.在智能仪器数据采集中，被测信号为直流电压，若需有效抑制被测信号中含

有的脉冲干扰对测量结果的影响，数字滤波应采用（D）。

A 算术平均滤波法

B 加权平均滤波法

C 限幅滤波法

D 中值滤波法

18.在廉价、低精度DMM中，广泛使用线性平均值AC/DC转换器，用此类DMM测

量交流电压时，下列说法那个是正确的(B)。

A 测量任意波形的交流电压时，显示的都是有效值。

B 只有测量正弦交流电压时，显示的才是有效值。

C 测量任意波形的交流电压时，显示的都是平均值。

D 只有测量正弦交流电压时，显示的才是平均值。

19.当两台智能仪器通过串行口实现数据共享时，发现传输线上出现尖峰脉冲干

扰，采用下述哪种方法可以有效消弱此种干扰。（D）

A 对两台仪器进行电磁屏蔽

B 两台仪器均良好的接大地

C 传输线使用同轴电缆

D 在信号通道使用光电耦合器

三、简答题

智能仪器与传统仪器相比有何特点？智能仪器具有以下特点。1.友好的人机对话接口，使用人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量和处理功能。2.面板布置和功能部件独立，智能仪器广泛使用键盘，使面板的布置和仪器功能不见得安装完全独立进行。3.强大的数据处理能力。4.实现复杂逻辑控制功能。5.灵活的接口。6.储存、打印和绘图能力。传统仪器是将大量分立元件、中小规模集成电路用硬接线的方式构成，电路一旦定型，功能即确定。智能仪器是硬件和软件相结合的设计，很多功能是由软件实现的。所以，设计、制造、升级、扩充功能较容易。由于其智能化、快速、准确、便于测控和遥测、遥控，故应用越来越广泛。

在什么情况下数据传送需要用调制解调器？调制解调器的作用是什么？

为什么在智能型电子计数器中，系统的时基信号是由外部电路产生的，而不是直接由单片机内部定时器产生的？

1.在使用电阻温度传感器单电桥测温电路中，为什么要对引线电阻进行补偿？

如何进行补偿？

2.与硬件滤波器相比，采用数字滤波有哪些主要优点？

智能仪器的硬件主要包括那几部分？硬件部分主要包括主机电路、输入/输出电路、人机接口电路和通信接口电路4部分

3.智能仪器的软件通常由哪些程序模块组成？功能执行程序和监控程序

4.简述电子计数式频率计±1误差的产生原因，怎样减小±1误差的影响？

5.设计数字多用表（DMM）的交流电压测量功能时，需要用到AC/DC转换器，

目前有哪两种主要转换方法？简述它们具有哪些技术特点？

6.标度变换的目的是什么？有哪几种常用方法实现标度变换？目的是在系统

进行显示、记录、打印操作时，为了操作方便必须把这些测得的数据转换成原来物理量纲的工程实际值。

7.在智能仪器设计中，通常可采用哪些方法减小系统误差？1.利用误差模型修

正系统误差。2.利用校正数据修正系统误差。什么是虚拟仪器？虚拟仪器通

常由哪几部分组成？虚拟仪器是指通过应用程序将通用计算机与必要的功能化硬件模块结合起来的一种仪器。由计算机、仪器模块和软件三部分组成8.一般情况下，由单片机构成的智能仪器的开机自检需要检测哪些内容？通常

包括键盘、显示器、存储器、I/O通道、接插件和总线等

9.智能仪器采用数字滤波器后，就不需要硬件模拟滤波器了，这种说法对吗？

为什么？

10.逐次逼近式数字电压表与双积分式数字电压表相比较，各有哪些主要特点？

四、判断题

1.数字滤波中的去极值平均滤波法，可以有效地减小智能仪器的系统误差。

（错）

2.在自动零点校正、增益校正过程中，基准电压V ref的精度和稳定度影响零位

误差、增益误差的校正结果。（对）

3.在智能温度测量仪中，针对热电阻传感器的特性采用软件进行非线性补偿，

是为了减小系统误差。（对）

4.智能仪器的自动零点调整功能，是在软、硬件的密切配合下完成的。（对）

5.光电耦合器对数字量I/O通道中的尖峰干扰和各种噪声，具有良好的抗干扰

效果。（对）

6.ADC0809是8通道8位逐次逼近型A/D转换器，当满量程电压为5V时，它的

分辨率是19.5mV。（对）

7.在智能仪器的模拟量输入通道中，当A/D转换期间输入模拟量快速变化时，

需要使用采样保持器。（对）

8.在智能温度测量仪中，无论使用热电阻传感器还是使用半导体集成传感器，

都必须进行非线性补偿。（错）

9.智能仪器设置自动量程转换功能后，必须设计完善的输入保护措施，使其最

小量程能够承载最大允许输入量而不损坏，直至量程自动调整为最大量程。

（对）

10.智能仪器在数据通信中使用调制解调器，是为了获得更高的数据传输速率。

（错）

11.智能仪器的开机自检是为了减小仪器的测量误差。（对）

12.智能温度测量仪中使用软件进行非线性校正，主要是为了校正传感器输出特

性的非线性。（错）

13.与同轴电缆相比，双绞线具有更宽的频带，因此在微机实时系统的长线传输

中，获得广泛应用。（错）

14.中值滤波可以有效地减小脉冲干扰造成的误差。（对）

15.智能仪器的自动零点调整功能是由纯软件的方法实现的。（错）

16. RS-232C 标准串行接口总线采用的是TTL 电平，因此它的传输距离比RS-485

短。（对）

17. 软件抗干扰技术具有成本低、灵活性高等特点，完全可以取代硬件抗干扰措

施。（错）

五、综合题

1. 在智能数字频率计中，多周期同步测量原理可实现全频段等精度测量，设计

一个用MCS-51单片机实现此功能的结构框图。要求：

1) 画出结构框图

2) 简述其实现全频段等精度测量的原理。

2. 设计某台智能电子称，称重范围为0～100kg ，要求重量分辨率为0.1kg 。设

电阻应变式重量传感器的输出信号电压为0～50mV ，要求每秒钟检测3次。

1) A/D 转换器至少要选择多少位的？

2) 选择适当型号的A/D 转换器芯片。

3) 根据所选的A/D 转换器芯片，确定模拟通道的总放大倍数A u 。

3. 设计某台智能温度测量仪，设计要求：测温范围为-50～150℃；温度分辨率

为0.1℃；测量误差小于±1℃；测量速度为3次/秒，根据上述要求，

1) A/D 转换器至少应选多少位的？选择适当型号的A/D 转换器；

2) 为简化程序设计，应选择哪种类型的温度传感器？选择一种能满足设计

要求的温度传感器的具体型号。

4. 某智能测温仪的测量范围为-50～+150℃，当50min -=t ℃时，对应的A/D 转

换值为N=0，当150max +=t ℃时，对应的A/D 转换值为N=2000。

4) 若用软件实现标度变换，求标度变换的公式；

5) 若要求显示分辨率为0.1℃，则显示器需要几位数码管？

5. 去极值平均滤波兼有算术平均滤波和中值滤波的优点，简述去极值平均滤波

的算法，并画出程序流程图。

6. 试画出智能型温度测量仪的硬件组成框图。

7. 画出由单片机构成的智能仪器自动零点调整的原理示意图，并说明实现自动

零点调整的过程。

8. 用一台电子计数器测量Tx=0.02S 的信号周期，当时标信号选择为1μS 时（周

期倍乘K f =1）。

1) 计算由于“±1误差”引起的相对误差；

2) 如何减小“±1误差”？

9. 用一台6位计数式频率计测量fx=500kHz 的信号频率。

1) 当闸门时间为0.1S 时，试计算由于“±1误差”引起的相对误差；

2) 如何减小“±1误差”。