智能測(cè)試考試

1、1. 、測(cè)試系統(tǒng)的組成以及各局部作用，線性度，畫(huà)圖說(shuō)明擬合方法，例如直線擬合？組成：測(cè)試系統(tǒng)包括傳感器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示。戰(zhàn)測(cè)對(duì)V 傳越棒 C；««佔(zhàn)號(hào)處理 站 3 規(guī)察H a作用：1、鼓勵(lì)裝置(exciting device)：通過(guò)鼓勵(lì)裝置作用于被測(cè)對(duì)象，使之產(chǎn)生出我們 要獲取的信號(hào)。2、傳感器(sensor)是將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成某種電信號(hào)的器件。3、信號(hào)調(diào)理(signal conditioning):把來(lái)自傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成更適合于進(jìn)一步傳 輸和處理的形式。這種信號(hào)的轉(zhuǎn)換，多數(shù)是電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，如幅值放大、調(diào) 制處理和濾波處理等。4、信號(hào)處理(sign

2、al processing )對(duì)來(lái)自信號(hào)調(diào)理環(huán)節(jié)的信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算和分 析。5、信號(hào)顯示(display)、記錄(record)環(huán)節(jié)：是將來(lái)自信號(hào)處理環(huán)節(jié)的信號(hào)以觀察 者易于觀察的形式來(lái)顯示或存貯測(cè)試的結(jié)果。6反響(feedback)控制(control)環(huán)節(jié)：主要用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中的測(cè)試系統(tǒng)。 線性度：定義：校準(zhǔn)曲線接近規(guī)定直線的吻合程度。意義：檢測(cè)測(cè)試系統(tǒng)的輸出與輸入系統(tǒng)能否像理想系統(tǒng)那樣保持正常值 比例關(guān)系線性關(guān)系的一種度量。計(jì)算方法：在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間的最大偏差 ?Ymax與滿量程輸出丫的百分比，稱為線性度線性度又稱為“非 線性誤差，該值越小，說(shuō)明線性特性越好。計(jì)

3、算公式：S = Ymax/ Y*10Qo20012D2、畫(huà)圖說(shuō)明電腦測(cè)試系統(tǒng)各局部組成及作用傳器A/DRAM鼓勵(lì)功率低通D A城人濾波比控制邏輯呂計(jì)算機(jī)總線ROMeg鍵盤(pán)電腦為現(xiàn)代測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的根底。程控儀器：能接受程序控制并據(jù)之改變內(nèi)部電路工作狀態(tài)，以及完成特定任務(wù) 的測(cè)量?jī)x器接口任務(wù)：提供機(jī)械兼容、邏輯電平方面的匹配，并能通過(guò)數(shù)據(jù)線交換 電信號(hào)信息。智能儀器：以單片機(jī)為主體，將電腦技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起組成的智能化測(cè)量控制系統(tǒng)。虛擬儀器：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示用軟件來(lái)完成，只額外提供 一定的數(shù)據(jù)采集硬件。3、熱電偶的工作原理，畫(huà)測(cè)兩點(diǎn)溫差的圖，兩點(diǎn)溫度極性倒過(guò)來(lái)工作原理：將兩

4、種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。 當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩 個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的4、智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)途徑，區(qū)別 智能傳感器組成：傳統(tǒng)的傳感器+微處理器 或微電腦所謂智能傳感器，就是帶微處理器、兼有信息檢測(cè)和信息處理功能的傳感器。智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處理器的信息處理功 能有機(jī)地融合在一起。特征：具備通信總線接口、兼有信息監(jiān)測(cè)、信息處理和信息傳輸 智能：通過(guò)存放于微處理器中的功能強(qiáng)大的軟件， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能化，如

5、非線性 自動(dòng)校正、自校零、自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償、自檢驗(yàn)、噪聲抑制等。分界：10-155、測(cè)壓力的傳感器的典型方式應(yīng)變式壓力計(jì)、壓電式壓力傳感器、電容式壓力傳感器和霍爾式壓力計(jì)等 應(yīng)變式壓力計(jì)電阻應(yīng)變效應(yīng)：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)， 其電阻值發(fā)生變化，稱為 電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬電阻應(yīng)變片：金屬電阻應(yīng)變片分為金屬絲式和箔式 半導(dǎo)體應(yīng)變片：半導(dǎo)體受力時(shí)，電阻率發(fā)生變化，電阻率隨應(yīng)力變化的關(guān)系稱 為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻的變化主要是電阻率變化引起的，表示為AR A/?e冗bR P膜式應(yīng)變傳感器：是一種簡(jiǎn)單的平膜壓力傳感器，應(yīng)變片貼在膜片的內(nèi)外表。膜 片感受壓力時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變，使應(yīng)變片有一定的電阻

6、輸出。薄膜應(yīng)變片是用濺射或蒸 發(fā)的方法將半導(dǎo)體或金屬敏感材料鍍?cè)趶椥曰系?。壓電效?yīng)某些電介質(zhì)物體在某方向受壓力或拉力作用產(chǎn)生形變時(shí)，外表會(huì)產(chǎn)生電荷。 外力撤消后，又回到不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物體 稱為壓電材料，如天然的石英晶體，人造壓電陶瓷等。電容式壓力及力傳感器是將被測(cè)量 如尺寸、壓力等的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變 化的一種傳感器。實(shí)際上，它本身就是一個(gè)可變電容器。電容式傳感器有三種根本類型：變極距型、變面積型、變介電常數(shù)型霍爾式壓力計(jì)是利用霍爾元件測(cè)量彈性元件變形的一種電測(cè)壓力計(jì)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，體積小，頻率響應(yīng)寬，動(dòng)態(tài)范圍輸出電動(dòng)勢(shì)的變化大，可靠性高，易于微 型化和

7、集成電路化。但信號(hào)轉(zhuǎn)換效率低，溫度影響大，使用于要求轉(zhuǎn)換精度高的 場(chǎng)合必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。6常用軟件濾波方法例如加權(quán)、算術(shù)平均濾波等簡(jiǎn)單說(shuō)一下7、什么是虛擬儀器，主要特點(diǎn)，以及組成軟硬件虛擬儀器是在電腦根底上通過(guò)增加相關(guān)硬件和軟件構(gòu)建而成的、具有可視化界面的儀器。傳統(tǒng)儀器虛擬儀器關(guān)鍵是硬件關(guān)鍵是軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用高開(kāi)發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用低技術(shù)更新周期長(zhǎng)技術(shù)更新周期短價(jià)格高價(jià)格低，并且可重用性與可配置性強(qiáng)廠商定義儀器功能用戶定義功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開(kāi)放、靈活，與電腦的進(jìn)步同步不易與其他設(shè)備連接與其他設(shè)備極易相連虛擬儀器的功能由用戶使用時(shí)自己定同其他技術(shù)相比，虛擬儀器技術(shù) 具有四大優(yōu)勢(shì):性能高，擴(kuò)展性

8、強(qiáng)，開(kāi)發(fā)時(shí)間少，無(wú)縫集虛擬儀器由硬件和軟件兩大局部構(gòu)成，硬件是虛擬器的根底，軟件是虛 擬儀器的核心。虛擬儀器的硬件通常包括根底硬件平臺(tái)和外圍測(cè)試硬件設(shè)備，它們共同 組成通用儀器硬件平臺(tái)。根底硬件平臺(tái)采用各種類型的通用電腦，如筆記本 電腦、臺(tái)式電腦或工作站等。外圍測(cè)試硬件設(shè)備可以選擇GPIB系統(tǒng)。VXI系統(tǒng)、PXI系統(tǒng)、DAQ系統(tǒng)或串口系統(tǒng)等，也可以選擇由兩種或兩種以上的系 統(tǒng)構(gòu)成的混合系統(tǒng)。其中，最簡(jiǎn)單、最廉價(jià)的形式是采用基于ISA或PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡DAQ，或是基于 RS232或USB串行總線的便攜式數(shù)據(jù)采 集模塊。虛擬儀器的軟件包括操作系統(tǒng)、儀器驅(qū)動(dòng)器和應(yīng)用軟件層次。操作系統(tǒng) 是虛擬儀

9、器軟件系統(tǒng)的根底平臺(tái)， 可以為 windows98 、 NT、 2000、 SUNO、Slinux 等。儀器驅(qū)動(dòng)器軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，它建立在I/O 接口操作軟件的根底上，是連接應(yīng)用軟件與外圍硬件模塊的橋梁。應(yīng)用軟件包 括實(shí)現(xiàn)儀器功能的測(cè)試程序和實(shí)現(xiàn)虛擬面板的界面程序。用戶通過(guò)虛擬面板 與虛擬儀器進(jìn)行對(duì)話。8、當(dāng)前智能測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀與開(kāi)展趨勢(shì)分析展開(kāi) 智能微塵傳感器智能微塵 Smart Micro Dust 是一種具有電腦功能的超微型傳感器。從肉眼 看來(lái)，它和一顆沙粒沒(méi)有多大區(qū)別。 但內(nèi)部卻包含了從信息收集、 信息處理到信 息發(fā)送所必需的全部部件。 目前，直徑約為 5mm 的

10、智能微塵已經(jīng)問(wèn)世，智能微塵 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 24 所示。未來(lái)的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個(gè)小時(shí)，搜集、處 理并無(wú)線發(fā)射信息。智能微塵還可以 “永久使用，因?yàn)樗粌H自帶微型薄膜電池， 還有一個(gè)微型的太 陽(yáng)能電池為它充電。 最近，美國(guó)英特爾公司制定了基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型電 腦的開(kāi)展規(guī)劃，也將致力于研究智能微塵傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作。生物芯片 生物傳感器系統(tǒng)亦稱生物芯片， 它是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠(yuǎn)意 義的科技革命。生物芯片不僅能模擬人的嗅覺(jué) 如電子鼻、視覺(jué)如電子眼、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、 觸覺(jué)等，還能實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)物的特異功能 例如海豚的聲納導(dǎo)航測(cè)距， 蝙蝠的超聲 波定位，犬類極靈敏的嗅覺(jué)，

11、信鴿的方向識(shí)別，昆蟲(chóng)的復(fù)眼 。生物芯片的效率是傳統(tǒng)檢測(cè)手段的成百、上千倍?？偩€技術(shù)智能傳感器的總線技術(shù)現(xiàn)正逐步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化。目前所采用的總線主要有以下六種：1 Wire總線，l2C總線，SMBus, SPI總線，Micro Wire總線，USB總線開(kāi)展方向 虛擬傳感器虛擬傳感器是基于軟件開(kāi)發(fā)而成的智能傳感器。它是在硬件的根底上通過(guò)軟 件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，利用軟件還可完成傳感器的校準(zhǔn)及標(biāo)定，使之到達(dá)最正確 性能指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)傳感器智能傳感器的另一開(kāi)展方向就是網(wǎng)絡(luò)傳感器。網(wǎng)絡(luò)傳感器是包含數(shù)字傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的新一代智能傳感器。被測(cè)模擬量一數(shù)字傳感器一數(shù)字量一微處理器一測(cè)量結(jié)果一網(wǎng)絡(luò)?？?/p>

12、實(shí)現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間、傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及 資源共享，在更換傳感器時(shí)無(wú)須進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)，可做到即插即用10種軟件濾波方法濾波方法方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)限幅濾波 法程序判 斷濾波法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次米樣允 許的最大偏差值設(shè)為A：每次 檢測(cè)到新值時(shí)判斷：如果本次值 與上次值之差A(yù)，那么本次值無(wú) 效，放棄本次值，用上次值代替 本次值。能有效克服因 偶然因素引起 的脈沖干擾無(wú)法抑制那種 周期性的干 擾，平滑度差。中位值濾 波法連續(xù)采樣N次N取奇數(shù)，把N 次采樣值按大小排列，取中間值 為本次有效值。能有效克服因 偶然因素引起 的波動(dòng)干擾 對(duì)溫度、液位 的變化緩慢的 被測(cè)參數(shù)有良 好的濾

13、波效果對(duì)流量、速度 等快速變化的 參數(shù)不宜。算術(shù)平均 濾波法連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均 運(yùn)算：N值較大時(shí)：信號(hào)平滑度較咼， 但靈敏度較低N值較小時(shí)：信號(hào)平滑度較低， 但靈敏度較咼N值的選?。阂话懔髁?，N-12;壓力：N=4適用于對(duì)一般 具有隨機(jī)干擾 的信號(hào)進(jìn)行濾 波這樣信號(hào)的 特點(diǎn)是有一個(gè) 平均值，信號(hào) 在某一數(shù)值范 圍附近上下波 動(dòng)對(duì)于測(cè)量速度 較慢或要求數(shù) 據(jù)計(jì)算速度較 快的實(shí)時(shí)控制 不適用，比擬 浪費(fèi)RAM。遞推平均 濾波法 滑動(dòng)平均濾波把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì) 列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為 N，每次 采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并 扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù) 先進(jìn) 先出原那么；把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)

14、據(jù) 進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，就可獲得新 的濾波結(jié)果。N值的選取：流量，N=12 ；壓力： N=4;液面,N=412 ；溫度,N=14對(duì)周期性干擾 有良好的抑制 作用，平滑度 高適用于高頻振 蕩的系統(tǒng)靈敏度低，對(duì) 偶然出現(xiàn)的脈 沖性干擾的抑 制作用較差， 不易消除由于 脈沖干擾所引 起的采樣值偏 差。不適用于 脈沖干擾比擬 嚴(yán)重的場(chǎng)合， 比擬浪費(fèi)RAM。中位值平 均濾波法防脈沖 干擾平均濾波相當(dāng)于“中位值濾波法 + “算術(shù) 平均濾波法。連續(xù)采樣N個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最 大值和一個(gè)最小值，然后計(jì)算 N-2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。N值的選?。?14融合了兩種濾 波法的優(yōu)點(diǎn)， 對(duì)于偶然出現(xiàn) 的脈沖性干 擾，可消除由

15、 于脈沖干擾所 引起的采樣值 偏差。測(cè)量速度較 慢，和算術(shù)平 均濾波法一 樣，比擬浪費(fèi)RAM。限幅平均 濾波法相當(dāng)于“限幅濾波法 + “遞推平 均濾波法每次米樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅 處理，再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均 濾波處理融合了兩種濾 波法的優(yōu)點(diǎn)， 對(duì)于偶然出現(xiàn) 的脈沖性干 擾，可消除由 于脈沖干擾所 引起的采樣值 偏差比擬浪費(fèi)RAM一階滯后 濾波法取 a=01本次濾波結(jié)果=1-a*本次采樣 值+a*上次濾波結(jié)果對(duì)周期性干擾 具有良好的抑 制作用，適用 于波動(dòng)頻率較 高的場(chǎng)合。相位滯后，靈 敏度低。滯后程度取決 于a值，不能消 除濾波頻率咼 于米樣頻率的 1/2的干擾信 號(hào)。加權(quán)遞推 平均濾波法是對(duì)遞推平均濾波法的改進(jìn)，即 不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)。 通常是，越接近現(xiàn)時(shí)刻的數(shù)據(jù)， 權(quán)取得越大。給予新采樣值的權(quán) 系數(shù)越大，那么靈敏度越高，但信 號(hào)平滑度越低。適用于有較大 純滯后時(shí)間常 數(shù)的對(duì)象，和 采樣周期較短 的系統(tǒng)。對(duì)于純滯后時(shí) 間常數(shù)較小， 采樣周期較 長(zhǎng)，變化緩慢 的信號(hào)不能迅 速反響系統(tǒng)當(dāng) 前所受干擾的 嚴(yán)重程度，濾波效果差。消抖濾波 法設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器，將每次采 樣值與當(dāng)前有效值比擬： 如果采樣值二當(dāng)前有效值，那么計(jì) 數(shù)器清零如果采樣值 <> 當(dāng)前有效值，那么計(jì) 數(shù)器+1,并判斷計(jì)數(shù)器是否 >