四川大学,自动检测技术,硕士期末作业

自动检测技术作业

第2章 测控通道（输入/输出通道）

1、如何选择A/D 转换器？

答：A/D 转换器是数据采集电路的核心部件，选用时应着重考虑以下几点： ⑴A/D 转换器位数的确定。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。

⑵A/D 转换器速度的确定。A/D 转换器从启动转换到转换结束后输出一稳定的数字量，需要一个转换时间，不同原理实现的A/D 转换器转换时间是不相同的，分为低速、中速、高速A/D 转换器，应根据应用要求来选择A/D 转换器。 ⑶根据环境条件选择A/D 转换器。如工作温度、功耗、可靠性等级等性能参数，可根据环境条件来选择A/D 转换器的芯片。

⑷选择A/D 转换器的输出状态。根据计算机接口特征（并行/串行输出，外部伪部时钟等）；考虑如何选择A/D 转换器的输出状态。

2、多路测试系统在什么情况下会出现串音干扰？怎样减少和消除？ 答：⑴出现原因：模拟开关的断开电阻off R 不是无穷大；

解决措施：

ⅰ、减小i R ，为此前级应采用电压跟随器（i R ：各道信号源内阻）； ⅱ、选用on R 极小，off R 极大的开关管（on R /off R ：开关启动/关断电阻； ⅲ、减少输出端并联的开关数N ，若N=1，则干扰为0。

⑵出现原因：当切换多路高频信号时，截止通道的高频信号通过通道之间的寄生电容x C 和开关源、漏极之间的寄生电容os C ，在负载端产生泄漏电压；

解决措施：因为x C 和os C 数值越大，信号频率越高，泄漏电压就越大，串音干扰也就越严重，因此，为减小串音，应选用寄生电容小的多路开关。

第4章 测量数据处理

1、试述零位误差和灵敏度误差的校正方法。

答：⑴软件校正法：

对于一个理想的线性测试系统，输入值y （被测量的真值）与输出值x 的关系为：0

k x y = ①。其中，0k 为该通道的标称灵敏度或增益，实际中存在零位误差和灵敏度误差。“零位误差”就是指输入y 为0时，输出x 不为0，而为0x ；“灵敏度误差”是指实际灵敏度k 与标称灵敏度0k 的偏差，即：k k k ∆+=0，此时0x k y x +∙= ②。将输出读数x 除以0k ，得到的不是被测量的真值y ，而是

()0000k x k k y k x y +∆+==' ③，其测量误差0

00k x k k y y y +∆∙=-' ④。由④式可知，测量误差是由输出读数x 无误差的确定被测量y 的公式——即误差校正后的输入/输出关系式，这项工作就称为建立误差校正模型。由②式得0

1a x a y +=（k a 11=，k

x a 00-=）。如图1所示，给线性测试系统先后施加两个不同的标准

输入1y 和2y ，并记下相应的输出1x 和2x ，由⑤式可得1a 和0a ，若选01=y ，01x x =，则20

20y x x x x y ∙--= ⑥。通过公式⑥可对线性测量系统进行校正。

图1 线性系统误差校正

⑵硬件校正法

常用的调零电路有：传感器调零电路；电桥调零电路；放大器输入偏移调零电路；A/D 转换器调零电路。

2、常用的数字滤波算法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。

答：常用的数字滤波算法有：限幅滤波、中位值滤波、算数平均滤波、去极值平均滤波、移动平均滤波（递推平均滤波）、加权平均滤波、低通滤波及复合滤波等。其相应的特点及适用场合如下：

⑴限幅滤波：这种方法关键在于允许的最大偏差值的选择。用于存在随机脉冲干扰的测控系统之中；

⑵中位值滤波：对某一被测参数连续采样n 次，然后把n 次采样值按从小到大或者从大到小排列，取中间值为本次采样值。中位值滤波能有效的克服偶然因素引起的波动或采样器不稳定引起的误码等脉冲干扰；

⑶算数平均滤波：这种算法对信号的平滑程度完全取决于采样个数N 。适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波；

⑷去极值平均滤波：这种算法为算数平均滤波和中位值滤波合起来形成的算法。对于抑制随机干扰和脉冲效果都较好；

⑸移动平均滤波（递推平均滤波）：与平均算法相似，但数据处理能力较快。适用于高频振荡的系统；

⑹加权平均滤波：增加了新采样数据在递推平均中的权重，以提高系统对当前采样值中所受干扰的灵敏度。适用于有较大纯滞后时间常数的对象和采样周期较短的系统；

⑺低通滤波：此种算法会产生相位滞后，灵敏度低。适用于波动频繁的参数滤波；

⑻复合滤波：此种算法既能消除脉冲干扰，又能做数据平滑，特点是先用中位值滤波算法滤掉采样值中的脉冲性干扰，然后把剩余的采样值进行递推平均滤波。 第6章 监控程序设计

1、为什么微机化测控系统要具备自检功能？自检方式有哪几种？常见的自检内容有哪些？

答：⑴自检就是利用事先编制的程序对测控系统的主要部件进行自动检测，以确定是否有故障以及故障的内容和位置。自检是微机化测控系统应具备的基本功能之一，也是提高可靠性和可维护性的重要手段之一；

⑵自检方式有：开机自检、周期性自检、键盘自检3种类型。

⑶常见的自检内容包括：ROM、RAM、总线、显示器、键盘以及测控电路等部件的检测。

第7章抗干扰技术

1、电路输入阻抗高是否容易接受高频噪声干扰？为什么？

答：输入阻抗高不一定容易接受高频噪声干扰。因为抑制噪声干扰有三种方法：降低噪声源的强度，使接收电路对噪声不敏感，抑制或切断噪声源与接收电路间的耦合通道。当输入阻抗小时，会抑制耦合效应，此时不容易接收高频噪声。若输入阻抗高时，可通过降低噪声源的强度或者切断噪声源与接收电路间的耦合通道等方法来抑制噪声干扰。

2、接地方式有哪几种？各适用于什么情况？

答：⑴单点接地方式：又分为串联单点接地和并联单点接地。主要用于低频系统之中；

⑵多点接地方式：主要用于高频系统之中。

3、信号传输线屏蔽层接地点应怎样选择？

答：信号传输线屏蔽层必修妥善接地，才能有效的抑制电场噪声对信号线的电容性耦合，但同时又必须防止通过屏蔽层构成低阻接地环路。为此，因遵循以下原则选取接地点：当放大器接地而信号源浮地时，信号传输线的屏蔽层的接地点应选择在放大器的低输入端；当信号源接地而放大器浮地时，信号传输线的屏蔽层的接地点应接到信号源的低端。

4、何谓“接地环路”？它有什么危害？应则样避免？

答：⑴当信号源与系统地都接大地时，两者之间就构成了“接地环路”；

⑵由两个信号输入电路上所加的共模电压引起的噪声干扰（又称共模干扰）；

⑶改为一点接地，并保持信号源与地隔离，此时产生的干扰电压大有改善。

5、屏蔽有哪几种类型？屏蔽结构有哪几种形式？

答：⑴屏蔽类型有：静电屏蔽；电磁屏蔽；磁屏蔽。

⑵屏蔽结构形式有：屏蔽罩、屏蔽栅网、屏蔽铜箔、隔离舱和导电涂料。

6、为什么长线传输大多采用双绞线传输？

答：在长线传输中采用双线传输、双端差动输入状态。为实现双线平衡传输，通常采用双绞线，因为双绞线的双线绞合较紧，各方面处于基本相同的条件，即产生的感应干扰电压完全相同——纯共模电压；而且两根传输线内阻相同，对地分布电容和漏电电阻也相同，因此有很好的平衡性。此外，双绞线对电感耦合噪声有很好的抑制作用。

7、为什么光电耦合器具有很强的抗干扰能力？采用光电耦合器时，输入和输出部分能否共用电源？为什么？

答：⑴光电耦合器具有很强的抗干扰能力是因为：

①光电耦合器的输入阻抗很低，能馈送到输入端的噪声自然很小，即使有时干扰电压的幅值较大，但所能提供的能量也很小，不能使二极管发光，光电晶体管也不能工作，从而干扰被抑制掉；

②光电耦合器的输入端和输出端的寄生电容极小，而绝缘电阻又非常大，因此光电耦合器一边的各种干扰噪声很难通过光电耦合器馈送到另一边去。