智能儀器設(shè)計試卷A

、名詞解釋量子：所能分辨的輸入模擬量的最小變化量， Q=Vr/2n。S/H:“Sample/Hold”，采樣保持。中值濾波:對某一被測參數(shù)連續(xù)采樣n次，然后將這些采樣值進行排序，選取中間值為本次采樣值中值?？讖綍r間：從發(fā)出保持指令即控制信號從“采樣”電平跳轉(zhuǎn)到“保持”電平開始到模擬開關(guān)完全斷開所經(jīng)歷的時間稱為孔徑時間 tAP。MTBF:平均故障間隔時間。二、 填空題數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由三部分組成，即—傳感器_、_調(diào)理電路_和_采集電路_。多路模擬輸入通道可分為兩大類，即 集中式采集—和—分散式采集—在調(diào)理電路中，濾波器設(shè)置在放大器_后面_有利于減少電路的等效輸入噪聲。段碼式LCD勺驅(qū)動方式有—靜態(tài)_驅(qū)動和—疊加（時分割）—驅(qū)動兩種。干擾形成的三要素是：—噪聲源_、_耦合通道_和_接收電路_。三、 簡答題一智能儀器的要求相對精度為 1%A/D的位數(shù)至少是多少位，為什么？n選12位；因為q=Vr/2n<Vr.1%./10，所以2n>1000，即n>10;2?已知在一段時間內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)為： 78，12，12,8求采用限幅濾波后的數(shù)據(jù)為多少？其中a=3。78888 ;因為△yn=|yn-yn-1|當W3時，yn=yn否則，yn=yn-1（4分）3.最小二乘法校正的是什么誤差？其擬合原理是什么與插值法有何不同？系統(tǒng)誤差；通過實驗獲得有限對測試數(shù)據(jù)（Xi，yi），利用這些數(shù)據(jù)來求取近似函數(shù)y=f（x），并使得計算值與測量值之間的誤差平方和最小。 與插值法不同的是，曲線擬合并不要求y=f（x）的曲線通過所有離散點（Xi，yj，只要求y=f（x）反映這些離散點的一般趨勢，不出現(xiàn)局部波動。設(shè)檢測信號是幅度較小的直流電壓， 經(jīng)過適當放大和A/D轉(zhuǎn)換，由于50Hz工頻干擾使測量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)周期性波動。設(shè)采樣周期 Ts2.5ms，請問采用算術(shù)平均

濾波算法是否能夠消除工頻干擾？平均點數(shù) N應(yīng)如何選擇?能夠消除工頻干擾；因為Ts.N=1/50Hz=20ms所以N=8;四、計算題一個輸入電壓滿量程為10V的12位ADC，理論上輸入模擬電壓為5V±1.2mV時產(chǎn)生半滿量程，對應(yīng)的輸出碼為10000000000(。如果實際上是4.997V到4.999V范圍內(nèi)的模擬量輸入都產(chǎn)生這一輸出碼，則絕對精度為？解：件997+4.999)/2-5=-0.002V。300r~390C的鎘鉻一鎘鋁熱電偶的分度表如圖所示， 試選擇適當?shù)牟逯迭c，分別利用線性插值和拋物線插值確定鎘鉻一鎘鋁熱電偶的熱電勢在 14.00mV時的溫度值。溫度(c)300310320330340350360370380390熱電勢(mV)12.2112.6213.0413.4613.8714.2914.7115.1315.5515.97解：①選取A(13.87，340)和B(14.29，350)兩點作為插值基點，根據(jù)線性插值方程:X—X1 X—X0 ,，亠，，亠y= yo+ y1，令x=14.00，并將A、B兩坐標值代入插值方程，則有：X0—X1 X1—X014.00—14.29 14.00—13.87y= 340+ 350，解得：y=343.095(C)丫13.87—14.29 14.29—13.87②選取(13.46，330)、(13.87，340)、(14.29，350)三點為插值基點，據(jù)拋物線插值方程： y將三(x— X1) (x—X2) (x— X0) (x—X2) (x— X0)(X—X1)將三—(X0— X1) (X0—X2) y°+(X1— X0) (X1—X2)屮+(X2— X0)(X2—X1)y2，同理，令X= 14.00,坐標值代入插值方程，有:340(14.00—13.87)(14.00—14.29) (14.00—13.46)(14.00—14.29)340330I(13.46—13.87)(13.46—14.29) (13.87—13.46)(13.87—14.29)350，解得:y=343.122(C)+(14.00350，解得:y=343.122(C)十(14.29—13.46)(13.46—13.87)五、應(yīng)用題1.請設(shè)計一虛擬固體密度計(p=P1/(P1-P2)，其中P1是固體在空氣中重量，P2沒入水中的重量)，密度精度要求0.5%,請設(shè)計虛擬儀器的硬件和軟件(后面板)<注：電橋電壓輸出為0-10mV

解：硬件電路如圖所示，橋式電路把檢測的 0-10mv的電壓信號，能過AD620儀用放大器放大到200倍，輸入U12的AI0;先按順序結(jié)構(gòu)采集P1重量，停止后再采集P2，最后數(shù)據(jù)處理求出密度值。因為精度為 0.5%即誤差為0.05/100=1/2000,所以可以選用12位的U12，1/4096。Rr心E.|AEo某儀用放大器的電路原理如下圖所示。其中 R仁R2=40Q,R4=R5=R6=R7=16K差動放大器A3的放大倍數(shù)？推導(dǎo)整個電路的放大倍數(shù)Af的表達式。若要求整個電路放大倍數(shù)是256(不考慮符號)，那么Rg值是多少？解：差動放大器放大倍數(shù)為：1。V3-V6=(V1-V2)*(1+(R1+R2)/RG)(V3-V6)/(V1-V2)=1+(R1+R2)/RG