檢測與過程控制技術三答案

1、模擬試題C答案1.用某電壓表測量電壓，測得值為6.32V。改用標準電壓表測量，其示值為6.50V, 試求前一只電壓表的絕對誤差和相對誤差。答：絕對誤差：A .0*0式中，為絕對誤差；A*為示值，具體應用中可以用測量結果的測量值、標準 量具的標稱值代替；A。為被測量的真值。真值A。一般很難得到，所以通常用實際值A代替被測量的真值A。,因而絕對 誤差更有實際意義的定義是 x=A -A相對誤差：(1)實際相對誤差。實際相對誤差定義為絕對誤差與實際值A的百分比值， 即Arr =_x100%八A(2)示值相對誤差。示值相對誤差定義為絕對誤差Ax與示值x的百分比值，即Axrv= xlOO% x(3)滿度相

2、對誤差。滿度相對誤差定義為儀器量程內(nèi)最大絕對誤差小玉如與測量 儀器滿度值玉工的百分比值，即1=xl00%按照定義帶入數(shù)值即可。2 .什么叫應變效應？什么叫霍爾效應？答：應變效應是基于金屬電阻片在外力作用下產(chǎn)生機械變形，從而導致其電阻發(fā)生變化的電阻應變效應?；魻栃谴烹娦囊环N，這一現(xiàn)象是美國物理學家霍爾（A.H.Hall, 18551938）于1879年在研究金屬的導電機構時發(fā)現(xiàn)的。當電流垂直于外磁場 通過導體時，在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這 一現(xiàn)象便是霍爾效應。這個電勢差也被叫做霍爾電勢差。3 .簡述電容式傳感器測量壓力的原理。答：以電容器作為敏感元件，將被

3、測物理量的變化轉換為電容量的變化的傳感器 稱為電容式傳感器。電容式傳感器在力學量的測量中占有重要地位，它可以對荷 重、壓力、位移、振動、加速度等進行測量。這種傳感器具有結構簡單、靈敏度 高、動態(tài)特性好等許多優(yōu)點，因此在自動檢測技術中得到普遍的應用。在電容式壓力傳感器中常使用變間隙式電容傳感器，通過檢測兩個物體之間 的靜電容變化，測量出它們之間的距離變化，從而得到對應的壓力值，可測量范 圍為0.09898kPa,精度在0.2%左右。4 . LED顯示接口與LCD顯示接口有哪些相同點和哪些不同點？試舉例說明。 答：LED顯示器是由發(fā)光二極管組成的顯示字段的顯示器件，分為共陰極與共 陽極兩種。共陰極

4、LED顯示器是將發(fā)光二極管的陰極連在一起作為公共端，使 用時該端接低電平；共陽極LED顯示器是將發(fā)光二極管的陽極連在一起作為公 共端，使用時該端接高電平。 常用的七段LED顯示器中有八個發(fā)光二極管， 也稱八段顯示器。LED顯示器有靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩種方式。所謂靜態(tài)顯示就是需要顯示 的字符的各字段連續(xù)通過電流，因此所顯示的字段連續(xù)發(fā)光。所謂動態(tài)顯示就是 需要顯示的字符的各字段斷續(xù)通過電流，因此所顯示字段的發(fā)光是不連續(xù)的。LCD顯示器分為段式和點陣式兩種與LED很相似，段式LCD也是七段（或八段）顯示結構，也有七個（或八 個）段選端。LCD與LED不同之處在于每個字形段要由頻率為幾十赫茲到數(shù)百赫

5、茲的節(jié)拍方波信號驅動，該方波信號加到LCD的公共電極和段驅動器的節(jié)拍信號輸入端。5 . RS-232c標準的接口信號有哪兒類？說明常用的兒根信號線的作用。 答：信號含義如下：（1）從計算機到MODEM的信號：RTS：請求發(fā)送，高電平有效，告訴MODEM現(xiàn)在要發(fā)送數(shù)據(jù)。DTR：數(shù)據(jù)終端（DTE）準備好，告訴MODEM計算機已接通電源并準備 好了。（2）從MODEM到計算機的信號：DSR：數(shù)據(jù)設備（DCE）準備好，告訴計算機MODEM已接通電源并準備 好了。CTS：為發(fā)送清零，告訴計算機MODEM已經(jīng)作好了接收數(shù)據(jù)的準備。DCD：數(shù)據(jù)信號檢測，告訴計算機MODEM已與對端的MODEM建立連 接了。

6、RI：振鈴指示器，告訴計算機對端電話已在振鈴了。（3）數(shù)據(jù)信號：RXD：接收數(shù)據(jù)。TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)。6 . RS-232C與RS-485有什么區(qū)別？ 答：對于RS-232C,若不采用調(diào)制解調(diào)器，其數(shù)據(jù)傳送速率不高（W20000b/s）、 傳輸距離較近（W15 m）,當傳輸距離較遠時，可采用RS-422/423/485串行通 信接口。也就是說，RS-232c最大傳輸距離15m.RS-485/RS-422標準規(guī)定采用 平衡驅動差分接收電路，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率（最大位速率為10Mb/s）,增加了傳輸 距離（最大傳輸距離1200m）.其中，RS-485接口采用二線差分平衡傳輸，當采用 +5 V電源供電

7、時，其信號定義如下：若差分電壓信號為-2500-200 mV時， 為邏輯“0”；若差分電壓信號為+2500+200 mV時，為邏輯“1”；若差分電壓 信號為-200+ 200 mV時，為高阻狀態(tài)。7 .多路模擬量輸入通道一般應包含哪些環(huán)節(jié)?各環(huán)節(jié)有何作用?答：模擬量輸入通道是微機測控系統(tǒng)中被測對象與微機之間的聯(lián)系通道。因為微 機只能接收數(shù)字信號，而被測對象常常是一些非電量，所以輸入通道的作用是： 將被測非電量轉換為電信號；將轉換后的電信號經(jīng)濾波、放大、隔離、變換以 及線性化處理后得到適合A/D轉換的電壓信號，即信號調(diào)理；將處理后的電壓 信號經(jīng)A/D轉換器轉換為數(shù)字信號。由模擬量輸入通道的作用可

8、知，模擬量輸入通道一般由傳感器、信號調(diào)理電 路、數(shù)據(jù)采集電路三部分組成。8 .什么情況下需要設置低噪聲前置放大器？為什么？答：設置前置放大器的理論依據(jù)。由于電路內(nèi)部有這樣或那樣的噪聲源存在，使 得電路在沒有信號輸入時，其輸出端仍然存在一定幅度的波動電壓，這就是電 路的輸出噪聲。如果加在該電路輸入端的信號幅度小到比該電路的等效輸入噪聲 還要低，那么這個信號就會被電路的噪聲所''淹沒。為使小信號不被電路噪聲 所淹沒，在電路前端必須加入低噪聲前置放大器。前置放大器的增益大于1, 且放大器本身的等效輸入噪聲必須比其后級電路的等效輸入噪聲低。9 .在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用

9、？是否模擬輸入通道中必須采用 采樣/保持器？為什么？答：信號采集電路的作用就是實現(xiàn)模擬量信號的數(shù)字化，以便于計算機（或微處 理器）進行加工處理，其組成核心是S/H和A/D。由于任何一種A/D轉換器都 需要有一定時間來完成量化及編碼操作，因此，在轉換過程中，模擬量不能發(fā)生 變化，否則，將直接影響轉換精度，S/H就是為實現(xiàn)這一功能而設置的。但是, 當輸入模擬量信號的變化速率較慢時，也可省去S/H。但在工程實際中需要注意 的是：若被測模擬信號為恒定或變化緩慢的大信號，則可以直接進行A/D轉換; 若被測模擬信號為動態(tài)瞬變信號，則必須在多路轉換開關與A/D之間設置S/H； 若被測模擬信號幅度互不相同或者

10、模擬信號幅度隨時間變化很大，就必須在S/H 與多路轉換開關之間設置程控增益放大器等作為主放大器。10 .監(jiān)控程序包括哪些部分？簡述主要幾個部分的作用。答:測控系統(tǒng)監(jiān)控程序的組成主要取決于測控系統(tǒng)的組成規(guī)模，以及系統(tǒng)的硬件 配備與功能。它通常由監(jiān)控主程序、初始化管理、鍵盤管理、顯示管理、中斷管 理、時鐘管理、自診斷和自動/手動切換等模塊組成各部分的作用：監(jiān)控主程序是整個監(jiān)控程序的管理程序，它起到引導測控系統(tǒng)進入正常工作過 程，并根據(jù)測控要求來協(xié)調(diào)系統(tǒng)各軟件模塊的工作，從而實現(xiàn)控制系統(tǒng)硬件的作 用。初始化管理i） .可編程器件初始化可編程器件初始化是指對可編程硬件接口電路的工作模式的初始化。ii）

11、 .參數(shù)初始化參數(shù)初始化是指對測控系統(tǒng)的整定參數(shù)（如PID算法的Kp、T、TD的初值）、 報警值以及過程輸入通道的數(shù)據(jù)與過程輸出通道的數(shù)據(jù)初始化。自動/手動切換自動/手動切換實質(zhì)是系統(tǒng)工作方式的變換，即系統(tǒng)是采用自動方式連續(xù)運 行，還是采用步進方式斷續(xù)運行。所謂自動方式連續(xù)運行，是指測控系統(tǒng)在監(jiān)控 程序的控制下，實現(xiàn)自動測量、自動控制的過程。它的特點是在不改變測控初始 參數(shù)或測控對象的情況下，無需人為干涉。而步進方式斷續(xù)運行是指測控系統(tǒng)在 系統(tǒng)調(diào)試或測試階段，實現(xiàn)單步測量、單步控制的過程。它的特點是必須在人的 參與下完成既定測控任務。11 .增量式PID算法與位置式PID算法有何區(qū)別？各用在什

12、么場合？ 答：增量式算式與位置式算式相比，具有以下優(yōu)點：（1）增量式算式不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差的采 樣值有關，計算誤差或計算精度問題對控制量計算的影響較小。而位置式算式要 用到過去的誤差累加值，容易產(chǎn)生大的累積誤差。（2）增量式算式得出的是控制量的增量，例如閥門控制中，只輸出閥門開 度的變化部分，誤動作影響小，必要時通過邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會 嚴重影響系統(tǒng)的工況。（3）采用增量式算式，易實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。12 .模擬輸出通道有哪幾種基本結構？各有何特點？ 答：1）數(shù)據(jù)分配分時轉換結構數(shù)據(jù)分配分時轉換結構的特點是每個通道配置獨立的數(shù)據(jù)寄存器和D/A轉

13、換器，數(shù)據(jù)經(jīng)微機處理后通過數(shù)據(jù)總線分時地送給各通道數(shù)據(jù)寄存器，當控制邏 輯選通某路數(shù)據(jù)寄存器的同時，該路D/A即實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的轉換。 一般各通道在D/A轉換之后都設有信號調(diào)理電路，使輸出模擬信號滿足執(zhí)行機 構的要求。這種分時輸出結構由于各通道輸出的模擬信號存在時滯，因此，不適 于多參量同步控制執(zhí)行機構的系統(tǒng)。2）數(shù)據(jù)分配同步轉換結構數(shù)據(jù)分配同步轉換結構的特點是多路輸出通道中D/A轉換器的操作是同步 進行的，因此，各信號可以同時到達執(zhí)行部件。3）模擬分配分時轉換結構模擬分配分時轉換結構的特點是各通道共用一個D/A轉換器和一個數(shù)據(jù)寄 存器。微機處理后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線按照通道順序分時傳送

14、至數(shù)據(jù)寄存器并進 行D/A轉換，產(chǎn)生相應通道的模擬輸出值。微機將某通道數(shù)據(jù)輸出給D/A轉換 器進行D/A轉換的同時，也命令該通道的S/H進入采樣狀態(tài)，當該通道完成D/A 轉換并準備接收下一通道數(shù)據(jù)時，微機讓該通道的S/H進入保持狀態(tài)。顯然，只 有正在進行D/A轉換的那一通道的S/H是采樣狀態(tài)，而其他通道的S/H都處于 保持狀態(tài)。13 .試述開關量輸出通道的基本組成及作用。答：開關量輸出通道主要由輸出鎖存器、I/O電氣接口電路（輸出驅動電路）、輸 出口地址譯碼器等組成。開關量輸出通道各部分的作用如下：（1）輸出口地址譯碼器主要完成開關量輸出通道的選通。(2)輸出鎖存器的作用是鎖存CPU的輸出數(shù)據(jù)

15、，在未刷新前保持穩(wěn)定以供外 部設備使用。輸出鎖存器可以使用各種可編程的外圍接口電路，如8255、8155 等，也可以使用簡單的中小規(guī)模集成電路，如74LS240. 74LS244. 74LS245. 74LS273、74LS377 等。(3)輸出驅動電路主要完成電平轉換、隔離和功率驅動等。14 .交流伺服電動機可用哪幾種方式進行控制？答：伺服電動機也稱為執(zhí)行電動機，在信號來到之前，轉子靜止不動；信號來到 之后，轉子立即轉動；信號消失之后，轉子乂能即時自行停轉。由于這種'、伺服 性能，因而將這種控制性能較好、功率不大的電動機稱做伺服電動機。常用的伺 服電動機有交流伺服電動機和直流伺服電動

16、機兩大類。交流伺服電動機不僅要具有啟動和停止的伺服性，而且還要具有對轉速大小 和方向的可控性。根據(jù)不同的用途，可采用以下三種不同的控制方法：(1)幅值控制：保持控制電壓的相位不變，僅僅通過改變其幅值來進行控制。(2)相位控制：保持控制電壓的幅值不變，僅僅通過改變其相位來進行控制。(3)幅相控制：同時改變控制電壓的幅值和相位來進行控制。15 .什么是''共模干擾？什么是''差模干擾？其抑制措施有哪些？ 答：差模干擾是指疊加在被測信號上的干擾。這種干擾可能是信號源的一部分， 也可能是由長傳輸線引入的。由于它和被測信號在信號輸入回路中電位相同，以 電壓源的形式與信號源

17、串聯(lián)，因此也稱之為吊模干擾，共模噪聲是相對于公共的電位基準點，在系統(tǒng)的接收電路的兩個輸入端上同 時出現(xiàn)的噪聲干擾。這種干擾可以是直流的，也可以是交流的，其幅值大小不等, 取決于環(huán)境和設備的接地情況。抑制干擾有下列三個基本原則：消除干擾源；遠離干擾源；防止干擾竄入。16 .研制一個微機測控系統(tǒng)大致分為幾個階段？試簡要敘述各階段的工作內(nèi)容。答：微機測控系統(tǒng)的研制大致上可以分為三個階段：確定任務與方案擬制階段、 系統(tǒng)研制階段、聯(lián)機總調(diào)與性能測定階段。（1）確定任務與方案擬制階段該階段的任務有兩個：一是確定測控系統(tǒng)所要完成的任務和應具備的功能， 深入了解用戶對測控系統(tǒng)的內(nèi)部結構、外形尺寸、面板布置等方面的要求及所 設計系統(tǒng)的使用環(huán)境情況，以此作為測控系統(tǒng)硬、軟件的設計依據(jù)；二是在對測 控系統(tǒng)的功能、可靠性、可維護性及性能價格比進行綜合考慮的基礎上，提出 測控系統(tǒng)設計的初步方案。（2）系統(tǒng)研制階段系統(tǒng)研制階段的主要任務是：組建項目研制小組、系統(tǒng)功能的軟/硬件實現(xiàn) 的權衡與劃分、硬件和軟件的細化設計、硬件和軟件的調(diào)試、系統(tǒng)的組裝等。在 開發(fā)過程中，硬件和軟件工作應該同時進行，即在設計硬件、研制功能模