智能仪器重点总结

第一章

1.电子仪器分类：从使用的器件来看：经历了从真空管时代---晶体管时代----集成电路时代三个阶段。从仪器的工作原理来看，它经历了三代：第一代是模拟式电子仪器第二代是数字式电子仪器第三代就是智能仪器。

2.智能仪器定义：

在数字化的基础上用微机装备起来，是计算机技术与电子仪器相结合的产物；具有数据存储、运算、逻辑判断能力，能根据被测参数的变化自选量程，可自动校正、自动补偿、自寻故障等；可以做一些需要人类的智慧才能完成的工作，即具备了一定的智能，故称为智能仪器。

3.智能仪器的特点（1）测量过程程序控制（2）具有较强的数据处理能力（3）多功能化

4.智能仪器的基本结构两种基本类型：（1）微机内置式（2）微机扩展式

5. 智能仪器的结构图

6.嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。具备以下特点：(1) 对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；

(2) 功耗很低

7.测量电路的连接方式（1）插件式（2）插件箱式

8.虚拟仪器是真实的仪器；建立在计算机上；软件在很大程度上替代了硬件，软件的作用增强，软件就是仪器；使用户突破了传统仪器由厂家制造而用户自己无法改变仪器既定功能和面板的约束。用户可以根据自己的需要去设计或组合自己的专用仪器(或系统)。功能和面板可以根据需要再定义。

9.计算机测控系统智能仪器属于计算机测控系统的一种形式。按照仪器或系统担负的任务不同，测控仪器或系统可分为三类：（1）单纯以测试为目的的“测试仪器或系统”（2）单纯以控制为目的的“控制系统”（3）测控一体的“测控系统”

10.执行机构驱动模式：电驱动、液压驱动、气压驱动、复合驱动等。

11. 计算机测控系统按照系统采用的控制规律可分为顺序控制、常规控制(如P1D控制)、高级控制(或称先进控制，如最优控制、自适应控制、预测控制等)、智能控制等若干类；根据系统的应用及结构特点可将计算机控制系统大致分成计算机巡回检测和操作指导系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等。

12.DCS一般分四级：（1）现场级（2）控制级（3）监控级（4）管理级

13.现场总线控制系统特点（1）现场设备自治性加强,控制功能彻底下放到现场，分散在现场的各种智能测控设备能直接执行多种控制、报警等；（2）传输数字化、标准化，连线简单，抗干扰能力增强。第二章

1.模拟输入通道组成结构

2.按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟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。

3.各部分作用：输入通道的前一道环节是感受被测对象，把被测非电量转换为可用电信号的传感器，后一道环节是将模拟电信号转换为数字电信号的数据采集电路。中间是信号调理电路，完成信号的放大和噪声的滤除。

4. 传感器设计：（1）满足技术要求；（a）转换范围与被测量实际变化范围相一致。（b）转换精度符合整个测试系统根据总精度要求

而分配给传感器的精度指标(一般应优于系统精度的十倍左右)，转换速度应符合整机要求。（c）能满足被测介质和使用环境的特殊要求（d）能满足用户对可靠性和可维护性的要求。（2）性价比高。5. 大信号输出传感器的使用

6. 数字式传感器一般都是输出频率参量，具有测量精度高、抗干扰能力强、便于远距离传送等优点。

7. 典型调理电路的组成框图

8. 在一般测量系统中信号调理的任务较复杂，除了小信号放大、滤波外，还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等，这些操作统称为信号调理，相应的执行电路统称为信号调理电路。

9. 调理电路中放大器设置在滤波器前面有利于减少电路的等效输入噪声。由于电路的等效输入噪声决定了电路所能输入的最小信号电平。因此减少电路的等效输入噪声实质上就是提高了电路接收弱信号

的能力。

10.折叠失真定义，产生原因，消除：由采样信号恢复出的信号与原来的被采样信号在频谱上存在差别的现象。原因是由于被采样频谱中含有高于折叠频率的频率分量。消除：（1）必须使被采样信号为带限信号；（2）必须使采样频率大于被采样信号最高频率的2倍

11.去混淆滤波器的作用：（1）抗混跌；（2）避免假频现象的出现

12.去混淆滤波器截止频率f h 应该与采样周期保持固定的关系：

，其次由于去混淆滤波器是低通滤波器，所以其假频f h 等于被测试信号的最高频率f max

13. 模拟多路开关包括机械式、电磁式和电子式三大类。

14. 常用的模拟电子开关有4种：晶体管开关、光电耦合开关、结型场效应管开关、绝缘栅场效应管开关

15. 多路开关的选用考虑下列参数(1)通道数量(2)泄漏电流(3)切换速度(4)开关电阻(5)多路开关参数的漂移性及每路电阻的一致性也需作考虑

16. A／D转换器设计1．A／D转换位数的确定应根据对采集电路转换范围与转换精度两

方面要求选择A／D转换器的位数。2．A／D转换速度的确定，A／D 转换器的转换速率由转换时间tc和休止时间to二者共同决定转换速率＝1/（to +tc）转换周期TA/D＝tc+to 3. 根据环境条件选择A／D 4. 选择A／D转换器的输出状态

17. 对fmax大的高频(或高速)测试系统，应该采取以下措施：①减少

通道数N，最好采用分布式采集方式，即N=1。②减少截频系数C，增大去混淆低通滤波器陡度。③选用转换时间tc短的A／D转换器芯片。④将由CPU读取数据改为直接存储器存取(DMA)技术，以缩短休止时间to。

18. 采样保持器的主要参数捕捉时间tAC包括开关的导通延迟时间和建立跟踪输入信号的稳定过程时间最大孔径误差等于tAP时间内输

入信号的最大时间变化率与tAP的乘积

19. 由于孔径时间的存在，采样时间被额外地延迟了。当被采样的信号是时变信号时，孔径时间tap的存在使保持指令来到后，S／H的输出仍跟踪输入信号的变化。当这一时间结束后，电路的稳定输出已不代表保持指令到达时刻输入信号的瞬时值，而是代表tAP结束时刻输入信号的瞬时值。两者之差称孔径误差。

20. 孔径抖动是指多次采样中孔径时间的最大变化量，其值等于最大孔径时间与最小孔径时间之差

21. 当采样／保持器处在保持状态时，输出电压跌落速率为：

，Id为流过保持电容CH的所有漏电流的代数和

22. 设置采样保持器的必要性A／D转换器把模拟量转换成数字量需要一定的转换时间，在这个转换时间内，被转换的模拟量应基本维持不变，否则转换精度没有保证，甚至根本失去了转换的意义。

23. 通道间串音干扰的产生主要是由于模拟开关的断开电阻Roff不是无穷大和多路模拟开关中存在寄生电容的缘故