《智能仪器》复习题及答案

《智能仪器》复习参考题及答案

一、 填空题

1. 在电子设备的抗干扰设计中，接地技术是一个重要环节，高频电路应选择

（ 多 ）点接地，低频电路应选择（ 单 ）点接地。

2. 智能仪器的键盘常采用非编码式键盘结构，有独立式键盘和（ 矩阵 ）

式键盘，若系统需要4个按键，应采用（ 独立式 ）键盘结构。大于8个时采用矩阵式键盘

3. 智能仪器的显示器件常用（ LED ）数码管或液晶显示器，其中（ LED

数码管 ）更适合用于电池供电的便携式智能仪器。

4. 智能仪器的模拟量输入通道一般由多路模拟开关、（ 放大器 ）、滤波

器、（ 采样保持器 ）和A/D转换器等几个主要部分所组成。 5. 对电子设备形成干扰，必须具备三个条件，即( 干扰源 )、（ 传输

或耦合的通道 ）和对干扰敏感的接收电路。

6. 干扰侵入智能仪器的耦合方式一般可归纳为：（ 传导 ）耦合、公共阻

抗耦合、静电耦合和（ 电磁 ）耦合。

7. RS-232C标准串行接口总线的电气特性规定，驱动器的输出电平逻辑“0”为

（ +5 ～ +15 ）V, 逻辑“1”为（ -5 ～ -15 ）V。

8. 智能仪器的随机误差越小，表明测量的（精确 ）度越高；系统误差越

小，表明测量的（ 准确 ）度越高。

9. 智能仪器的故障自检方式主要有（ 开机 ）自检、（ 周期性 ）自

检和键控自检三种方式。

10. 双积分型A/D转换器的技术特点是：转换速度（较慢 ），抗干扰能力

（ 强 ）。

11. 智能仪器修正系统误差最常用的方法有3种：即利用（误差模型 ）、

（ 校正数据表 ）或通过曲线拟合来修正系统误差。

12. 为防止从电源系统引入干扰，在智能仪器的供电系统中可设置交流稳压器、

（隔离变压器 ）、（ 低通滤波器 ）和高性能直流稳压电源。

13. 为减小随机误差对测量结果的影响，软件上常采用（算数平均 ）滤波

法，当系统要求测量速度较高时，可采用（递推平均 ）滤波法。 14. 随着现代科技和智能仪器技术的不断发展，出现了以个人计算机为核心构成

的（ 个人 ）仪器和（虚拟 ）仪器等新型智能仪器。

15. 智能仪器的开机自检内容通常包括对存储器、（显示器和键盘 ）、（ 模

拟量I/O通道 ）、总线和接插件等的检查。

16. 异步串行通信是以字符为单位进行传送的，每个字符都附加了（同步 ）

信息，降低了对时钟精度的要求，但传输效率（较低 ）。

1

17. 智能仪器是指将（计算机 ）技术和（测量控制 ）技术有

机的结合在一起的新一代电子仪器。

18. 在信号通道使用光电耦合器，能有效抑制（尖峰脉冲 ）干扰和各

种（噪声 ）干扰。

19. 智能仪器中自动量程转换的方法主要有两种，一种是根据被测量的大小，自

动切换到不同量程的（传感器 ）上，另一种是自动改变电路的（放大器的增益 ）达到量程切换的目的。

20. 智能仪器的软件通常由（监控 ）程序、（接口管理 ）程序

和实现各种算法的功能模块等部分组成。

21. 智能仪器的主要特征之一是，几乎都含有自动（量程 ）转换、自动（零

点 ）调整等功能。

22. 异步串行通信方式中，传送一帧字符信息由起始位、（数据位 ）位、( 奇

偶校验 )位和停止位等四部分组成。

23. 根据测量误差的性质和特性，一般可将其分为三类，即随即误差、（系

统 ）误差和（粗大 ）误差。

24. 不同设备之间进行的数字量信息交换或传输，称为（ 数据接口 ）。

每秒钟串行发送或接受的二进制位数目，称为（波特率 ）。

二、选择题

1. 智能频率计采用多周期同步测量原理，是为了（A ）。 A 在宽频率范围获得高精度 B 提高测量速度 C 便于程序设计 D 减小标准频率误差

2. 智能数字频率计中采用的多周期同步测量原理，其中“同步”的含意是指

（ A ）同步。

A 被测信号fx与时基信号f0 B 被测信号fx与闸门开启和关闭 C 两个闸门的控制信号 D 时基信号f0与闸门开启和关闭 3. 某智能仪器准备采用LED数码管显示器，为尽可能节约单片机的I/O口资源，

应采用下列显示方案中的哪一种方案。（A ） A 软件译码动态扫描显示 B 硬件译码动态扫描显示

C 硬件译码静态显示 D MCS-51串行口方式0扩展I/O口驱动显示器

4. 在智能仪器中，模拟输入通道的抗干扰技术包括（ D ）。 A 对差模干扰的抑制 B 对共模干扰的抑制 C 采用软件方法提高抗干扰能力 D 以上三种方法都包括

5. ADC0809是8位的A/D转换器，当额定输入电压为5V时，其分辨率约为

( B )。

A 0.625V B 19.5mV C 50mV D 5mV

2

6. MC14433（11位）是三位半双积分型A/D转换器，当额定输入电压为2V时，

其分辨率为( C )。

A 2V B 0.57V C 1mV D 0.5mV 7. 智能仪器的自动零点调整功能通常是由（ C ）的方法实现的。 A 软件 B 硬件 C 软、硬件相结合 D 斩波稳零技术 8. 采样保持器在模拟通道中的作用是（ B ）。

A 提高系统采样速率 B 保证在A/D转换期间A/D输入信号不变 C 保持系统数据稳定 D 使A/D输入信号能跟上模拟信号的变化 9. 在下列哪种情况下，智能仪器的模拟输入通道需要使用采样保持器？

（C ）

A 在A/D转换期间输入模拟量基本不变 B 对A/D转换精度要求较高时 C 在A/D转换期间输入模拟量变化剧烈 D 对A/D转换速度要求较高时 10. 用某三位半数字电压表的200V量程测量某电压的读数为120.0V，已知该仪

器的固有误差为±(0.5％读数+0.1％满度)，由于固有误差产生的测量误差是±( A )。

A 0.8V B 0.12V C 0.6V D 0.5V

11. 某智能温度测量仪的测温范围是-100～1500℃，当要求分辨率为0.1℃时，

应选择下列哪一种A/D转换器芯片较为合理 ( A )。

A ICL7135(四位半) B MC14433(三位半) C ADC0809(8位) D ADC1140(16位) 12. 智能仪器的自检是为了实现（C ）功能。 A 排除仪器故障 B 减小零点漂移 C 故障的检测与诊断 D 减小仪器的测量误差 13. 下述方法哪一种可以用于减小智能仪器的系统误差。（A ）。 A 利用误差模型修正误差 B 采用数字滤波器 C 采用模拟滤波器 D 提高系统的抗干扰能力

14. 在智能温度测量仪中用软件进行非线性补偿，是为了减小（A ）。 A 系统误差 B 粗大误差 C 随即误差 D 量化误差 15. 当智能仪器采集的数据中存在随即误差和系统误差时，正确的数据处理顺序

是（A ）。

A 系统误差消除→数字滤波→标度变换 B 数字滤波→系统误差消除→标度变换 C 标度变换→系统误差消除→数字滤波 D 数字滤波→标度变换→系统误差消除

16. 多通道智能温度巡检仪的信号流程顺序为（A ）。 A 放大器→A/D转换器→采样保持器→D/A转换器→计算机 B 多路开关→放大器→采样保持器→D/A转换器→计算机 C 多路开关→放大器→采样保持器→A/D转换器→计算机

3

D 放大器→多路开关→采样保持器→A/D转换器→D/A转换器

17. 在智能仪器数据采集中，被测信号为直流电压，若需有效抑制被测信号中含

有的脉冲干扰对测量结果的影响，数字滤波应采用（ D ）。 A 算术平均滤波法 B 加权平均滤波法 C 限幅滤波法 D 中值滤波法

18. 在廉价、低精度DMM(数字万用表)中，广泛使用线性平均值AC/DC转换器，

用此类DMM测量交流电压时，下列说法那个是正确的(B )。 A 测量任意波形的交流电压时，显示的都是有效值。 B 只有测量正弦交流电压时，显示的才是有效值。 C 测量任意波形的交流电压时，显示的都是平均值。 D 只有测量正弦交流电压时，显示的才是平均值。

19. 当两台智能仪器通过串行口实现数据共享时，发现传输线上出现尖峰脉冲干

扰，采用下述哪种方法可以有效消弱此种干扰。（ D ） A 对两台仪器进行电磁屏蔽 B 两台仪器均良好的接大地 C 传输线使用同轴电缆 D 在信号通道使用光电耦合器

三、简答题

1. 智能仪器与传统仪器相比有何特点？4

2. 在什么情况下数据传送需要用调制解调器？调制解调器的作用是什么？41 3. 为什么在智能型电子计数器中，系统的时基信号是由外部电路产生的， 而

不是直接由单片机内部定时器产生的？126

4. 在使用电阻温度传感器单电桥测温电路中，为什么要对引线电阻进行补偿？

如何进行补偿？70

5. 与硬件滤波器相比，采用数字滤波有哪些主要优点？31 6. 智能仪器的硬件主要包括那几部分？3 7. 智能仪器的软件通常由哪些程序模块组成？3

8. 简述电子计数式频率计±1误差的产生原因，怎样减小±1误差的影响？133 9. 设计数字多用表（DMM）的交流电压测量功能时，需要用到AC/DC转换器，

目前有哪两种主要转换方法？105简述它们具有哪些技术特点？105、106 10. 标度变换的目的是什么？有哪几种常用方法实现标度变换？82 11. 在智能仪器设计中，通常可采用哪些方法减小系统误差？24-26 12. 什么是虚拟仪器？虚拟仪器通常由哪几部分组成？187

13. 一般情况下，由单片机构成的智能仪器的开机自检需要检测哪些内容？12 14. 智能仪器采用数字滤波器后，就不需要硬件模拟滤波器了，这种说法对吗？

为什么？不对31

15. 逐次逼近式数字电压表与双积分式数字电压表相比较，各有哪些主要特点？

95-96

4

四、判断题

1. 数字滤波中的去极值平均滤波法，可以有效地减小智能仪器的系统误差。

（ 错随机误差 ）

2. 在自动零点校正、增益校正过程中，基准电压Vref的精度和稳定度影响零位

误差、增益误差的校正结果。（对 ）

3. 在智能温度测量仪中，针对热电阻传感器的特性采用软件进行非线性补偿，

是为了减小系统误差。（对81 ）

4. 智能仪器的自动零点调整功能，是在软、硬件的密切配合下完成的。（对

17-18 ）

5. 光电耦合器对数字量I/O通道中的尖峰干扰和各种噪声，具有良好的抗干扰

效果。（对163 ）

6. ADC0809是8通道8位逐次逼近型A/D转换器，当满量程电压为5V时，它的

分辨率是19.5mV。（对 ）

7. 在智能仪器的模拟量输入通道中，当A/D转换期间输入模拟量快速变化时，

需要使用采样保持器。（对 ）

8. 在智能温度测量仪中，无论使用热电阻传感器还是使用半导体集成传感器，

都必须进行非线性补偿。（错 ）

9. 智能仪器设置自动量程转换功能后，必须设计完善的输入保护措施，使其最

小量程能够承载最大允许输入量而不损坏，直至量程自动调整为最大量程。（ 对 ）

10. 智能仪器在数据通信中使用调制解调器，是为了获得更高的数据传输速率。

（ 错41 ）

11. 智能仪器的开机自检是为了减小仪器的测量误差。（对 ）

12. 智能温度测量仪中使用软件进行非线性校正，主要是为了校正传感器输出特

性的非线性。（错 ）

13. 与同轴电缆相比，双绞线具有更宽的频带，因此在微机实时系统的长线传输

中，获得广泛应用。（错164 ）

14. 中值滤波可以有效地减小脉冲干扰造成的误差。（对31 ） 15. 智能仪器的自动零点调整功能是由纯软件的方法实现的。（错 ） 16. RS-232C标准串行接口总线采用的是TTL电平，因此它的传输距离比RS-485

短。（ 对44、46 ）

17. 软件抗干扰技术具有成本低、灵活性高等特点，完全可以取代硬件抗干扰措

施。（错 ）

五、综合题

5

1. 在智能数字频率计中，多周期同步测量原理可实现全频段等精度测量，设计

一个用MCS-51单片机实现此功能的结构框图。要求： 1) 画出结构框图139

2) 简述其实现全频段等精度测量的原理。140

2. 设计某台智能电子称，称重范围为0～100kg，要求重量分辨率为0.1kg。设

电阻应变式重量传感器的输出信号电压为0～50mV，要求每秒钟检测3次。 1) A/D转换器至少要选择多少位的？10 2) 选择适当型号的A/D转换器芯片。MC14433

3) 根据所选的A/D转换器芯片，确定模拟通道的总放大倍数Au。（40） 3. 设计某台智能温度测量仪，设计要求：测温范围为-50～150℃；温度分辨率

为0.1℃；测量误差小于±1℃；测量速度为3次/秒，根据上述要求， 1) A/D转换器至少应选多少位的？（3位半）选择适当型号的A/D转换器；

MC14433

2) 为简化程序设计，应选择哪种类型的温度传感器（半导体集成）？选择

一种能满足设计要求的温度传感器的具体型号。AD590

4. 某智能测温仪的测量范围为-50～+150℃，当tmin??50℃时，对应的A/D转

换值为N=0，当tmax??150℃时，对应的A/D转换值为N=2000。 4) 若用软件实现标度变换，求标度变换的公式；t=0.1N-50 5) 若要求显示分辨率为0.1℃，则显示器需要几位数码管？4

5. 去极值平均滤波兼有算术平均滤波和中值滤波的优点，简述去极值平均滤波

的算法，并画出程序流程图。32

6. 试画出智能型温度测量仪的硬件组成框图。65

7. 画出由单片机构成的智能仪器自动零点调整的原理示意图，并说明实现自动

零点调整的过程。18

8. 用一台电子计数器测量Tx=0.02S的信号周期，当时标信号选择为1μS时（周

期倍乘Kf=1）。

1) 计算由于“±1误差”引起的相对误差；1/N（1us/Tx） 2) 如何减小“±1误差”？（选择大闸门时间） 9. 用一台6位计数式频率计测量fx=500kHz的信号频率。

1) 当闸门时间为0.1S时，试计算由于“±1误差”引起的相对误差；

1/N;(N=0.1fx)

2) 如何减小“±1误差”。增大N（N=T闸门*fx）

6

1. 在智能数字频率计中，多周期同步测量原理可实现全频段等精度测量，设计

一个用MCS-51单片机实现此功能的结构框图。要求： 1) 画出结构框图139

2) 简述其实现全频段等精度测量的原理。140

2. 设计某台智能电子称，称重范围为0～100kg，要求重量分辨率为0.1kg。设

电阻应变式重量传感器的输出信号电压为0～50mV，要求每秒钟检测3次。 1) A/D转换器至少要选择多少位的？10 2) 选择适当型号的A/D转换器芯片。MC14433

3) 根据所选的A/D转换器芯片，确定模拟通道的总放大倍数Au。（40） 3. 设计某台智能温度测量仪，设计要求：测温范围为-50～150℃；温度分辨率

为0.1℃；测量误差小于±1℃；测量速度为3次/秒，根据上述要求， 1) A/D转换器至少应选多少位的？（3位半）选择适当型号的A/D转换器；

MC14433

2) 为简化程序设计，应选择哪种类型的温度传感器（半导体集成）？选择

一种能满足设计要求的温度传感器的具体型号。AD590

4. 某智能测温仪的测量范围为-50～+150℃，当tmin??50℃时，对应的A/D转

换值为N=0，当tmax??150℃时，对应的A/D转换值为N=2000。 4) 若用软件实现标度变换，求标度变换的公式；t=0.1N-50 5) 若要求显示分辨率为0.1℃，则显示器需要几位数码管？4

5. 去极值平均滤波兼有算术平均滤波和中值滤波的优点，简述去极值平均滤波

的算法，并画出程序流程图。32

6. 试画出智能型温度测量仪的硬件组成框图。65

7. 画出由单片机构成的智能仪器自动零点调整的原理示意图，并说明实现自动

零点调整的过程。18

8. 用一台电子计数器测量Tx=0.02S的信号周期，当时标信号选择为1μS时（周

期倍乘Kf=1）。

1) 计算由于“±1误差”引起的相对误差；1/N（1us/Tx） 2) 如何减小“±1误差”？（选择大闸门时间） 9. 用一台6位计数式频率计测量fx=500kHz的信号频率。

1) 当闸门时间为0.1S时，试计算由于“±1误差”引起的相对误差；

1/N;(N=0.1fx)

2) 如何减小“±1误差”。增大N（N=T闸门*fx）

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