数据采集及处理答案

第一章

１.答：数据采集的任务就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需数据。同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其总一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。

２.答：数据采集系统主要实现以下９个方面的基本功能：数据采集；模拟信号处理；数字信号处理；开关信号处理；二次数据计算；屏幕显示；数据存储；打印输出；人机联系。

３.答：数据采集系统的基本结构形式主要有两种：一种是微型计算机数据采集系统，另一种是集散型数据采集系统。

微型计算机数据采集系统的特点是：系统结构简单，技术容易实现，满足中小规模数据采集要求；对环境要求不高；价格低廉，系统成本低；可座位集散型数据采集系统的一个基本组成部分；其相关模板和软件都比较齐全，容易构成西欧它能够，便于使用与维修。

集散型数据采集系统的主要特点是：系统适应能力强；系统可靠性高；系统实时响应性好；对系统硬件要求不高；特别适合在恶劣环境下工作。

４.答：数据采集系统软件功能模块一般由以下部分组成：

１）模拟信号采集与处理程序。其主要功能是对模拟输入信号进行采集、标度变换、滤波处理以及二次数据计算，并将数据存入磁盘。

２）数字信号采集与处理程序。其功能是对数字输入信号进行采集及码制之间的转换。３）脉冲信号处理程序。其功能是对输入的脉冲信号进行电平高低判断和计数。

４）开关信号处理程序。其功能是判断开关信号输入状态变化情况，若发生变化，则执行相应的处理程序。

５）运行参数设置程序。其功能是对数据采集系统的运行参数进行设置。

６）系统管理（主控）程序。其功能是将各个模块程序组织成一个程序系统，并管理和调用各个功能模块程序，其次是用来管理数据文件的存储和输出。

７）通信程序。其功能是设置数据传送的波特率（速率），上位机向数据采集站群发送机号，上位机接收和判断数据采集站发挥的机号，命令相应的数据采集站传送数据，上位机接受数据采集站传送来的数据。

5.答：模拟信号处理程序的主要任务是对模拟输入信号进行采集、标度变换、滤波处理以及二次数据计算，并将数据存入磁盘。

6.答：数据处理的类型一般按一下方式分类：

按处理方式划分，数据处理可分为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。

按处理的性质花费，数据处理可分为预处理和二次处理两种。

7.答：数据处理的主要任务有以下几点：

１）对采集到的电信号做物理量解释

２）消除数据中的干扰信号

３）分析计算数据的内在特征

第二章

1.答：采样是指对连续的模拟信号，按一定时间间隔，抽取相应的瞬时值（即离散化）的过程。 采样频率由采样定理指出，对一个具有有限频谱X(f)的连续信号x(t)进行采样，当采样频率为f s ≥2f c 时，由采样后得到的采样信号x s (nT s )能无失真地恢复为原来信号x(t)。

2. 若模拟信号为

当

模拟信号的采样值为

只有在 时，x S (nT S )与x(t)的幅值才相同。

3.由采样定理

解：T s =4ms f s =1/T s =250(Hz)

T s =8ms f s =1/T s =125(Hz)

T s =16ms f s =1/T s =62.5(Hz)

4. 采样周期与信号x (t ) 的截止频率f C 有关。

根据采样定理 确定采样周期 5. 答：量化是指把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一些列整倍数比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位倍数来代替该幅值。这一过程称为“量化过程”，简称“量化”。

6.答：最采样进行量化的最小数量单位称为称为量化单位，定义为量化器满量程电压FSR 与2n 的比值，用q 表示，则为

2n FSR q =

q 与FSR 成正比，与2n 成反比

7.不是无误差，LSB 表示数码的最右端的位，即最低位有效位，LSB=2n FSR

q =

,根据量化单位q

的定义知：LSB 代表n 位二进制分数码所能分辨的最小模拟量 8.

答：编码是指把量化信号的电平用数字代码表示。

9.把十进制数256换成相应的BCD 码 十进制256 BCD 码0010 0101 0110

10. 用2的补码计算“16-5”的值 16 ：0001 0000 5 ： 0000 0101 -5： 1111 1011 16-5 ：0001 0000 1111 1011 ——————

1 0000 1011 不考虑进位即为 1011B

补充题：间歇采样是一种间歇过程和采样过程交替出现的采样技术，其优点是它既可以保证采样精度又可以显著降低采样数据的存储量。

第三章

1.模拟多路开关的导通电阻一般比较大，理论数值为小于100欧姆，（而且该导通电阻随温度的变化而变化）而电子开关的导通电阻比较小，其导通电阻趋向于0，可看作理想的开关

2.答：模拟多路开关的输入端一般是8个端子，输出为1个端子的为通道选择器。

3.

答：f C = 5 kHz

采样频率

采样周期

∴切换速率

∵ 由表3.5可知，CD4051的t on 和t off 都为0.8μs 则 CD4051开关的切换时间为1.6μs

开关的切换速率

∴ 多路开关选择 CD4051 4.fc=2.5HZ

=5HZ

s

f Ts c

2.01

==

；

S

T t S

s 04.05

=≤

切换频率为HZ s 25t 1

=

可选用CD4051的多路开关，将3片CD4051加以组合，用门电路组成地址译码器，3个选址信