《智能仪器设计基础》试题解析:
一、判断题解析:
1. 错误。中值滤波虽然具有比例不变性,但并不意味着它是线性的滤波器。线性滤波器要求输出与输入之间呈线性关系,而中值滤波器通过取中间值来滤除噪声,不遵循这一原则。
2. 正确。基准电压Vr的精度和稳定性直接影响到零位误差和增益误差的校正效果,因为这些误差往往与基准电压的偏差有关。
3. 错误。非线性校正精度不仅与建模方法有关,还与离散数据的精度紧密相关,高精度的数据能够提高校正的准确性。
4. 错误。RS232通信采用的是负逻辑TTL电平,而非标准TTL电平,485协议则使用的是差分信号,因此RS232的传输距离通常比485短。
5. 错误。USB协议确实定义了自供电和总线供电两种模式,但在自供电模式下,USB设备可能需要外部电源,这取决于设备的功率需求。
6. 错误。LCD显示器的静态驱动和动态驱动(非叠加驱动)是两种不同的驱动方式,它们不能在使用时随意切换,因为需要不同的驱动电路。
7. 错误。噪声和干扰并非因果关系,噪声是系统中存在的不可预测的信号,而干扰是噪声影响系统输出的结果。
8. 正确。软件开发过程通常分为定义、开发和测试三个阶段,这三个阶段相互关联且顺序固定。
9. 错误。谷值检测法可以检测某些类型的故障,如“粘连”和“连桥”,但它并不能检测所有类型的RAM故障。
10. 错误。曲线拟合的目标是找到一条曲线尽可能地通过所有离散点,但不一定必须通过每一个点。
二、选择题解析:
1. B. 多路开关、放大器、A/D 转换器、计算机。这个选项符合数据采集系统的基本结构,先通过多路开关选择信号,然后放大,接着进行模数转换,最后由计算机处理。
2. B. 数字滤波→系统误差消除→标度变换。基本数据处理顺序是先过滤噪声,再消除系统误差,最后进行标度变换。
3. B. 信号特征和噪声统计规律。滤波算法的选择应基于信号的特性和噪声的统计特性。
4. C. 保证在 A/D 转换期间 ADC 前的模拟信号保持不变。采样保持器的作用是在A/D转换期间保持模拟信号的稳定。
5. C. 限幅滤波法。对于含有脉冲性干扰的直流信号,限幅滤波法能有效地去除尖峰干扰。
6. B. 控制传输。在USB设备枚举过程中,控制传输用于传递设备信息。
7. D.列线输出低电平。非编码矩阵键盘的列线外接下拉电阻,扫描码为列线输出低电平时有效。
8. D. 以上三种都包括。A/D转换的抗干扰技术包括对差模干扰、共模干扰的抑制以及软件抗干扰措施。
9. C.数字电路应设计成主要以异步逻辑电路为基础的电路。这个选项是错误的,通常数字电路设计倾向于使用同步逻辑电路。
10. A.ROM 仿真器。ROM仿真器可以在目标机不存在的情况下进行代码调试。
三、填空题解析:
1. 1/2^12 = 1/4096 = 0.000244V。分辨率是指满量程电压被分成的最小单位。
2. 4。分段线性插值法至少需要4个点来构建3个线性段。
3. 多路开关漏电流产生的误差为20nA * 64 = 1.28μA,导通电阻产生的误差为300Ω * 64 / 1000Ω = 192Ω。如果采用级联方式,需要8片CD4051,误差为1.28μA * 8 + 192Ω * 8 = 10.24μA + 1536Ω。
4. 实测温度 = (Nx - N0) * (Am - Ao) / (Nm - N0) + Ao = (40 - 0) * (100 - 10) / (255 - 0) + 10 = 33.22℃。
5. 最高信号频率 = (1/2tAP) * 2^12 = (1/2*20ns) * 4096 ≈ 4.19MHz。若S/H的捕捉时间为3μs,稳态误差与捕捉时间无关。
这些试题涉及了智能仪器设计的基础知识,包括滤波器类型、数据采集系统架构、USB协议、LCD显示、A/D转换、噪声与干扰处理、抗干扰技术、可测试性设计以及计算与分析等多个方面。解答这些问题有助于深入理解智能仪器的设计原理和实践应用。