测控电路课后题答案郝晓剑

一．1测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？

传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。

2影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？

影响测控电路精度的主要因素有：

（1） 噪声与干扰；

（2） 失调与漂移，主要是温漂；

（3） 线性度与保真度；

（4） 输入与输出阻抗的影响。

其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 3为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？

为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括：

（1）模数转换与数模转换；

（2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽

信号等之间的转换；

（3）量

第二章 信号放大电路

2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？

在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低。 2-2 什么是高共模抑制比放大电路？应用何种场合？

有抑制传感器输出共模电压（包括干扰电压）的放大电路称为高共模抑制比放大电路。应用于要求共模抑制比大于100dB的场合，例如人体心电测量。

2-3 图2-17b所示电路，N1、N2为理想运算放大器，R4=R2=R1=R3=R，试求其闭环电压放大

倍数。

由图2-17b和题设可得u01 =ui1 (1+R2 /R1) = 2ui1 , u0=ui2 (1+R4 /R3 )–2ui1 R4/R3 =2ui2–2 ui1=2(ui2-ui1)，所以其闭环电压放大倍数Kf=2。

2-4 图2-18所示电路，N1、N2、N3工作在理想状态，R1=R2=

第一章 流体流动

1-1在大气压强为98.7×10Pa的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为13.3×10Pa，试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。[绝对压强：8.54×10Pa；表压强：-13.3×10Pa] 【解】由 绝对压强 = 大气压强–真空度 得到：

精馏塔塔顶的绝对压强P绝= 98.7×10Pa - 13.3×10Pa= 8.54×10Pa 精馏塔塔顶的表压强 P表= -真空度= - 13.3×10Pa

1-2某流化床反应器上装有两个U型管压差计，指示液为水银，为防止气中扩散，于右侧的U型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图R1=400 mm, R2=50 mm，R3=50 mm。试求A、B两处的表压强。[A：7.16×10Pa；6.05×10Pa]

【解】设空气的密度为ρg，其他数据如图所示

a–a′处：PA+ ρggh1= ρ

水

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

水银蒸汽向空所示。测得

AR3R2B：

gR3+ ρ

水银

gR2

R1B由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：PA=1.0 ×10×9.81×0.05 + 13.6×10×9.81×0.05 =7.16×10Pa

b-b′处：PB+ ρggh3

[重点实用参考文档资料]

习题参考答案

（时间仓促，难免有误，请指正，谢谢！）

1-3 试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。

为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。

计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案，而这依赖于光刻的精确重复定位，依赖于定位系统的精密测量与控制。航天发射与飞行，都需要靠精密测量与控制保证它们轨道的准确性。

一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器，对点火时间、燃油喷射、空气燃料比、防滑、防碰撞等进行控制。微波炉、照相机、复印机等中也都装有不同数量的传感器，通过测量与控制使其能圆满地完成规定的功能。 1-4 测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？

传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除

第一章 绪论

1-1 为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技

术？

为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。

为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。

生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。要做到这两点，还是离不开测量与控制。

产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性

第一章

绪论

1-1 为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技

术？

为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。

为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。

生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。要做到这两点，还是离不开测量与控制。 产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。特别是当今时代的自动化已不是本世纪初

第一章

绪论

1-1 为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技

术？

为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。

为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。

生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。要做到这两点，还是离不开测量与控制。 产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。特别是当今时代的自动化已不是本世纪初

第一章 1. 请根据所给合同审核信用证

BANKING CORPORATION

（1）金额有误。应将金额改为“USD 352 000.00（Say U.S. dollars three hundred and fifty two thousand only）”。

（2）汇票付款期限有误。应将“at 30 days after date”改为“at 30 days after sight”。 （3）运费条款有误。应将“Freight Collect”改为“Freight Prepaid”。 （4）装运期有误。应将“not later than October 31st,2011”改为“during Oct./Nov.2011”。 （5）分批装运有误。应将“not”删去。

（6）保险金额有误。应将“150%”改为“110%”。

（7）包装条款有误。应将“or cartons”删去，改为“in wooden cases of one set each”。 （8）单价条款有误。应将“US$ 64.00 CIF HK”改为“US$ 64.00 per set CIFC3% HK”。 （9）交单日期有误。应将“Oct. 31st,2011”改

一、简答题

1、影响测控电路精度的主要因素有哪些？

影响测控电路精度的主要因素有：噪声与干扰； 失调与漂移，主要是温漂；

线性度与保真度；输入与输出阻抗的影响。

R3 2、什么是自举电路？说明右图所示电路是如何提高放

i 大器的输入阻抗的？ R1 ∞ ui - i1 + 自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等

i2 + N1 电位，减小向输入回路索取电流，从而提高输入阻抗的2R1 R1 电路。

R3 U02=-2R1u0/R3 I1=ui/R1 ∞ - U0=-R3ui/R1 I2=(u02-ui)/R1=I1

uo2 + N+ I=0，故输入阻抗极大。

uo

3.什么是双边带调幅？请写出其数学表达式，并画出其波形。

答：双边带调幅是在调幅信号中，将载波信号幅值Um取0，从而得到频带在

?c??范围内的调幅信号。

数学表达式：Us?mXmcos?tcos?ct?Uxmcos?tcos?ct

Xm—调制信号幅度，?—调制信号角频率，?c—载波角频率，m—调制度

4、 什么是隔离放大电路？画图并简述光电耦合隔离放大电路的基本工作原理。（10分）隔

离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合

测控电路发展趋势探究

测控电路发展趋势

测控系统主要由传感器、测量控制电路和执行机构三部分组成。在测控系统中电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。。现代测控系统的含义，已不仅仅局限于工业领域中的测控系统，而是包括在科学研究、农业、医学和日常生活等各个领域中的测量与控制系统，这些测控系统包括各式各样的仪器仪表、控制装置，涉及人类生活的方方面面。许多测控系统是一些设备中的核心，如智能洗衣机、空调和数字化电视机中的控制系统。现代测控系统已无一例外地采用电子技术作为其基础。

测控系统乃至整个机器和生成系统的性能在很大程度上取决于测控电路。测控电路主要包括信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、电量测量电路、连续信号控制电路、逻辑与数字控制电路等。实际上，测控电路是模拟电子技术和数字电子技术的进一步延伸