智能仪器原理与设计课后答案

智能仪器课后习题答案

1-1 你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想

参考：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。

1-2 结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。

P2 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。

P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。

聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建

《智能仪器原理与设计》教学大纲

课程代码： 31040180

学位课程/非学位课程：非学位课程 学时/学分：46/3（其中实验8学时）

先修课程：《电子技术基础》、《传感器原理与应用》、《微机原理与接口技术》 适用专业：电子信息工程专业 课程简介：

本课程是电子信息工程专业的主干专业课。本课程介绍智能仪器的特点、技术标准、发展概况、基本构成和先进控制技术。本课程还着重介绍了智能仪器的设计思想和设计方法。

一、教学目标 1、知识水平教学目标

掌握智能仪器的输入输出通道及接口技术、常用组件的原理及性能指标；理解智能控制系统误差的形成原理及自动校准和自诊断技术、基本抗干扰技术；

2、能力培养目标

在学习电子技术基础，传感器原理及微机原理等技术基础课程的基础上，了解智能仪器的概念及其设计内容，学会利用单片机设计智能仪器的各种功能模块，了解每个环节上的抗干扰措施。以便今后能从事智能仪器的设计、研发工作。

3、素质培养目标

（1）求实精神：通过本课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

（2）创新意识：通过学习，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

二、教学重点与难点

1、教学重点：掌握智能仪

《智能仪器设计基础》试题及答案

一、判断题（每题 2 分，共 20 分）

1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（2 ）

2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（ 1）

3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正 精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（ 2）

4. RS232 通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485 短。（ 2）

5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电。在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。（ 2）

6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。 （ 2）

7. 智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。 ( 1) 8. 软件开发过程的三个典型阶段是定义、开发和测试。（ 2）

9. RAM 测试方法中，谷值检测法无法检测 “ 粘连 ” 及 “ 连桥 ” 故障。（2 ） 10.曲线拟合要求 y=f（ x ）的曲线通过所有离散点（ x i ， y i ）。（ 2） 二、选择题（每题 2 分，共 20 分）

1. 多通道数据采集系统的框图如下图所示。其中（ 1 ）~（

仪器分析习题与解答

第1章

1 为什么说光波是一种横波？

答: 我们知道，当波的传播方向与其振动方向垂直时，称为横波；光波是一种电磁波, 而

电磁波在空间的传播方向与其电场矢量和磁场矢量的振动平面垂直； 所以，光波是一种横波。

2 计算下列辐射的频率，波数及辐射中一个光子的能量

（1） 钠线（D线）589.0nm;

（2） 波长为200cm的射频辐射； （3） 波长为900pm的X射线。 解：（1）ν = c/λ =

3.0?1010?7589.0?10?cm?s?1cm-1

=5.0931014(Hz)

4

-1

? = 1/λ = (589.0×10cm)= 1.7×10(cm)

E = hc/λ

=

6.626?10?34-7

?3.0?10?710589.0?10?J?s?cm?s?1cm=3.38310-15(J)

3 吸光度与透光率的换算

（1） 将吸光度为0.01, 0.30, 1.50换算为透光率； （2） 透光率为10.0%, 75.0%, 85.5%换算为吸光度。

解：(1) ∵A=log(1/T) ∴ logT=－A=－0.01, ∴ T=10-0.01=97.7%

∴ logT=－A=－0.30, ∴ T=1

智能仪器与传统仪器的比较

智能仪器是计算机技术向测量仪器移植的产物，他是一个专用的微型计算机系统，由硬件和软件两大部分组成。

智能仪器是新型的电子仪器，它由传统仪器发展而来，但又跟传统仪器有很大区别。 电子仪器的发展过程从使用的器件来看，经历了从真空管时代一晶体管一集成电路时代三个阶段。从仪器的工作原理来看，它经历了以下三代。

第一代是模拟电子仪器，大量指针式的电压表、电流表、功率表及一些通用的测试仪器，均是典型的模拟式仪器。这一代仪器功能简单，精度低，响应速度低。

第二代是数字式电子仪器，它的基本工作原理是将待测的模拟信号转换成数字信号，并进行测量，结果以数字形式输出显示。

第三代就是智能仪器，它是在数字化的基础上用微机装备起来的，是计算机技术与电子仪器相结合的产物。它具有数据储存、运算、逻辑判断能力，能根据被测参数的变化自选量具备了一定的智能，故称为智能仪器。

智能仪器与传统仪表也有很大区别，传统测控仪表对于输入信号的测量准确性完全取决于仪表内部各功能部件的精密性和稳定性水平。下图所示是一台普通数字电压表的原理框图，滤波器、衰减器、放大器、A/D转换器以及参考电压源的温度漂移电压和时间漂移电压都将反映到测量结果中去。如果仪表所采用器件的精

《智能仪器设计基础》试题

一、判断题（每题 2 分，共 20 分）

1. 因中值滤波满足比例不变性，所以是线性的滤波器。（ ）

2. 基准电压Vr 的精度和稳定性影响零位误差、增益误差的校正效果。（ ） 3. 测量获得一组离散数据建立近似校正模型，非线性校正 精度与离散数据精度无关，仅与建模方法有关。（ ）

4. RS232 通信采用的是TTL电平，因此它的传输距离比485 短。（ ）

5. USB协议为设备定义了2种供电模式:自供电和总线供电。在自供电模式下，USB设备不需要任何外接电源设备。（ ）

6. LCD显示器有静态驱动和叠加驱动两种驱动方式，这两种驱动方式可在使用时随时改变。 （ ）

7. 智能仪器中的噪声与干扰是因果关系，噪声是干扰之因，干扰是噪声之果。 ( ) 8. 软件开发过程的三个典型阶段是定义、开发和测试。（ ）

9. RAM 测试方法中，谷值检测法无法检测 “ 粘连 ” 及 “ 连桥 ” 故障。（ ） 10.曲线拟合要求 y=f（ x ）的曲线通过所有离散点（ x i ， y i ）。（ ）

二、选择题（每题 2 分，共 20 分）

1. 多通道数据采集系统的框图如下图所示。其中（ 1 ）~（ 4

智能仪器设计报告

学号： 专业： 日期：

姓名：

电子信息工程 2014-xx-xx

南京理工大学紫金学院电光系

目 录

一、绪论........................................................................3 二、摘要........................................................................3 三、实验内容................................................................4

3.1 实验任务与要求.................................................4 3.2工作原理.............................................................5 3.3软硬件设计.........................................................5 四、总结.

第七章 原子吸收光谱法

基本要求：掌握以下基本概念：共振线、特征谱线、锐线光源、吸收线轮廓、通带、

积分吸收、峰值吸收、灵敏度和检出限， 掌握原子吸收的测量、AAS的定量关系及定量方法， 了解AAS中的干扰及火焰法的条件选择， 通过和火焰法比较，了解石墨炉法的特点。

重点：有关方法和仪器的基本术语。

难点：AAS的定量原理，火焰法的条件选择。 参考学时：4学时

部分习题解答

10、用标准加入法测定一无机试样溶液中镉的浓度。各试液在加入镉标准溶液后，用水稀释至50mL，测得其吸光度如下表所示。求镉的浓度。

序号 1 2 3 4 试液的 体积/mL 20 20 20 20 加入镉标准溶液 （10μg·mL1）的体积/mL -吸光度 0.042 0.080 0.116 0.190 0 1 2 4

解：设镉的浓度为cx μg/ml

加入镉标的浓度c0分别为：c0 = 0, Ax = 0.042 c1?

c2?1?10502?10504?1050?0.2μg/ml A1 = 0.0

紫外－可见分光光度法 思 考 题 和 习 题

1．名词解释：吸光度、透光率、吸光系数(摩尔吸光系数、百分吸光系数)、发色团、助色团、红移、蓝移。 吸光度：指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的对数，用来衡量光被吸收程度的一个物理量。吸光度用A表示。 透光率：透过透明或半透明体的光通量与其入射光通量的百分率。 吸光系数：单位浓度、单位厚度的吸光度

摩尔吸光系数：一定波长下C为1mol/L ，l为1cm时的吸光度值 百分吸光系数：一定波长下C为1%(w/v) ，l为1cm时的吸光度值

发色团：分子中能吸收紫外或可见光的结构单元，含有非键轨道和n分子轨道的电子体系，能引起π→π*跃迁和n→ π*跃迁，

助色团：一种能使生色团吸收峰向长波位移并增强其强度的官能团，如-OH、-NH3、-SH及一些卤族元素等。这些基团中都含有孤对电子，它们能与生色团中n电子相互作用，使π→π*跃迁跃迁能量降低并引起吸收峰位移。

红移和蓝移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后，吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）；吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移（紫移，短移） 2．什么叫选择吸收？它与物质的分子结构

第一章 绪 论 1． 解释下列名词：

（1）仪器分析和化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限。

答：（1）仪器分析和化学分析：以物质的物理性质和物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础的分析方法，这类方法一般需要特殊的仪器，又称为仪器分析法；化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。

（2）标准曲线与线性范围：标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线；标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。

（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度；精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度；试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度；某一方法在给定的臵信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。

2． 对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单

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位?g?mL?）分别为 0.36，0.38，0.35，0.37，0.39。

1

（1） 计算测定结果的相对标准偏差；

（2） 如果试样中该成分的真实含量是0.3