智能仪器原理及其应用复习题.docx

1、智能仪器原理及其应用复习题智 能 仪 器 原 理 复 习 提 纲1、智能仪器的定义内部带有微型计算机并带有GP-IP等通信接口，具有对数据的存储、运算、逻辑判断，自动化操作与外界通信等智能作用的仪器，称为智能仪器.2、智能仪器的优点使用键盘代替传统仪器中旋转式获琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。微处理器的运用极大的提高了仪器的性能。智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动切换，自动调零，触发电平自动调整，自动校准，自诊断等功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平。智能仪器具有友好的人机对话的能力，使用人员只通过键盘打入

2、命令。智能仪器一般都配有GP-IB或RS-232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。1、A/D转换的技术指标分辨率与量化误差：分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化量的技术指标，记数字量变化一个字所对应模拟信号的变化量。量化误差是由于A/D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样二引起的误差，其大小在理论上为一个单位。转化精度：反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值。用绝对误差或相对误差来表示。转换速率：指A/D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。也可表示为转换时间，即转换从启动到结束所需时间。满刻度范围：又称满量程输入电压范围，指A/D转换器所允

3、许最大的输入电压范围。2、逐次比较式A/D，积分式A/D的原理及各自优缺点逐次比较式：当启动信号作用后，时钟信号先通过逻辑控制电路是N位寄存器的最高位D(N-1)位1，以下各位为0，这个二进制代码经A/D转换器转换成电压U0，送到比较器与输入的模拟电压Ux比较。若Ux.Uo，则保留这一位，；若Ux=Ux=Um/10之间，若测量值UxUm/10,则判断为欠量程，应作降量程处理（例如原量程为40V档量程，应降到4V档量程）；反之，应做升量程处理。自动零点调整：仪器零点飘移的大小以及零点是否稳定是造成零点误差的主要来源之一，消除这种影响最直接的方法是选择优质输入放大器和A/D转换器。自动校准：传统仪

4、器的校准一般采用两种方式：一种方式是通过与更高精度的同类仪器进行比较测量来实现另一种方式是采用输出值可步进调节的标准信号源。3、测量误差的分类测量误差按其性质和特性可分为随机误差，系统误差、粗大误差4、测量误差消除的方法随机误差：最常用的方法是多次测量取算数平均值的方法。系统误差：利用误差模型修正系统误差、利用校正数据表修正系统误差、通过曲线拟合修正系统误差。粗大误差：剔除明显错误的结果、测量结果中的粗大误差用莱特准则来判断。5、数字滤波的定义，及数字滤波方法所谓数字滤波，即通过一定的计算程序，对采集的的数据惊醒某种处理，从而消除或减弱干扰和噪声的影响，提高测量的可靠性和精度。数字滤波具有硬件

5、滤波器的功效，却不需要硬件开销，从而降低了成本。方法：中值滤波、平均滤波程序、低通数字滤波。1、DVM原理、主要技术指标、主要功能原理：智能DVM是指以微处理器为核心的数字电压表。其中专用微型计算机部分包括微处理器芯片，存放仪器监控程序的存储器ROM和存放测量及运算数据的存储器RAM等。智能DVM的测量过程大致分为三个主要阶段：首先在微处理器的控制下，被测电压通过输入电路，A/D转换器的处理转变为相应的数字量，存入到数据存储器中；接着微处理器对采集的测量数据进行必要的处理，最后，显示处理结束，上述整个工作过程都是由存放在ROM中监控程序的控制下进行。技术指标：量程、位数、测量准确度、分辨率、输

6、入阻抗、输出电流、测量速率。主要功能：不仅具有测量功能，还具有很强的数据处理能力。2、三斜积分式A/D原理三斜积分式AD转换器由基准电压-VREF、 、积分器、比较器和由单片机构成的计数控制电路组成。斜积分式AD转换器的转换波形是将双积分式A/D的反向积分阶段T2分为图4所示的T21、T22两部分。在T21期间，积分器对基准电压-VREF进行积分，放电速度较快；在T22期间积分器改为对较小的基准电压 进行积分,放电速度较慢。在计数时,把计数器也分为两段进行计数。5、RLC测量仪原理RLC参数的测量方法主要有电桥法、谐振法、伏安法三种、电桥法具有较高的测量精度范围，因而被广泛采用，目前电桥已派生

7、出许多类型。但是电桥法测量需要反复进行平衡调节，测量时间，因而很难实现快速的自动测量。谐振法要求有较高的激励信号，一般不容易满足高精度测量要求。由于测试频率不固定，测试速度也很难提高。伏安法是最经典的方法，它的测量原理直接源于阻抗的定义，即若已知流经被测阻抗的矢量电流并测得被测阻抗两端的电压，则通过比率便可得到被测阻抗的矢量。1、数字存储示波器的组成原理及主要技术指标组成原理：当处于存储工作模式的时候，它的工作过程一般可以分存储和显示两个阶段。在存储阶段，模拟输入信号先经过适当放大或衰减，再进行数字化处理。数字化包括“取样”和“量化”两个过程，取样是获得模拟输入信号的离散值，而量化则是使得每个

8、取样的离散直径 A/D转换器转变换成数字，最后，数字化的信号在逻辑控制电路的控制下依次写入到RAM中。在写入工作阶段，采用了较低的读时钟脉冲频率从存储器中依次把数字信号读出，并经过D/A转换器转换成模拟信号，得到一个扫描电压，经CRT偏转在CRT上显示出信号点。技术指标：最大取样速率、存储带宽、分辨率、存储容量、读取速度2、数字存储示波器的特点数字存储滤波器对波形的取样和存储与波形的显示是可以分离的。数字存储示波器能长时间地保存信号。具有先进的触发功能。测量精度高。具有很强的处理能力。具有数字信号的输入/输出功能，可以很方便的存储数据到计算机或其他外部设备，进行更复杂的数据运算或分析处理。3、

9、实时取样原理加入到Y1端的输入信号经输入电路的衰减或放大处理后，分送到A/D转换器与触发电路。逻辑控制电路一旦接到来自触发电路的信号，就启动一次数据采集。一方面，逻辑控制电路设定的“t/div”开关产生一个对应的取样速率，使A/D转换器对输入信号按设定进行转换，得到一串9位数据流；另一方面，逻辑控制电路产生写使能信号，送至RAM读/写控制和写地址计数器，使写地址计数器按顺序递增，确保每个数据写入到相应的存储单元，一旦1024个单元写满，一个写入循环就完成了。4、等效时间取样原理采样一个点的周期=等效采样的速率/被测信号的频率。即等效采样的基本原理是把高频、快速信号变成低频、慢速重复信号。一般在

10、重复信号的每个周期或相隔几个周期取一个样,而每个取样点分别取自每个输入信号波形不同的位置上,若干个取样点成为一个周期, 可以组成类似于原信号的一个周期的波形, 但是周期拉长了。1、个人仪器的定义个人一起是在智能仪器发展基础上出现的又一种新型的微型计算机化仪器。这类仪器的基本构想是将原智能仪器中测量部分的电路以附加插件或模块的形式插入到PC机的总线插槽或其扩展机箱中，而将原智能仪器中所需的控制、存储、显示和操作等任务都移交给PC机来承担。2、虚拟仪器的定义虚拟仪器是在电子仪器与计算机技术更深层次结合的基础上产生的一种新的仪器模式。虚拟仪器通常是指以通用计算机为控制器，添加必要的模块化硬件完成数据采集，由高效、功能强大的软件系统完成人机交互及数据处理的一种计算机系统。