智能測試考試

1、1. 、測試系統(tǒng)的組成以及各局部作用，線性度，畫圖說明擬合方法，例如直線擬合？組成：測試系統(tǒng)包括傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示。戰(zhàn)測對V 傳越棒 C；««佔號處理 站 3 規(guī)察H a作用：1、鼓勵裝置(exciting device)：通過鼓勵裝置作用于被測對象，使之產(chǎn)生出我們 要獲取的信號。2、傳感器(sensor)是將被測信號轉(zhuǎn)換成某種電信號的器件。3、信號調(diào)理(signal conditioning):把來自傳感器的信號轉(zhuǎn)換成更適合于進一步傳 輸和處理的形式。這種信號的轉(zhuǎn)換，多數(shù)是電信號之間的轉(zhuǎn)換，如幅值放大、調(diào) 制處理和濾波處理等。4、信號處理(sign

2、al processing )對來自信號調(diào)理環(huán)節(jié)的信號進行各種運算和分 析。5、信號顯示(display)、記錄(record)環(huán)節(jié)：是將來自信號處理環(huán)節(jié)的信號以觀察 者易于觀察的形式來顯示或存貯測試的結(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)中的測試系統(tǒng)。 線性度：定義：校準曲線接近規(guī)定直線的吻合程度。意義：檢測測試系統(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。計算方法：在規(guī)定條件下，傳感器校準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，說明線性特性越好。計

3、算公式：S = Ymax/ Y*10Qo20012D2、畫圖說明電腦測試系統(tǒng)各局部組成及作用傳器A/DRAM鼓勵功率低通D A城人濾波比控制邏輯呂計算機總線ROMeg鍵盤電腦為現(xiàn)代測試和測量系統(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) 的測量儀器接口任務(wù)：提供機械兼容、邏輯電平方面的匹配，并能通過數(shù)據(jù)線交換 電信號信息。智能儀器：以單片機為主體，將電腦技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起組成的智能化測量控制系統(tǒng)。虛擬儀器：數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示用軟件來完成，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，畫測兩點溫差的圖，兩點溫度極性倒過來工作原理：將兩

4、種不同材料的導體或半導體 A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路。 當導體A和B的兩 個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的4、智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器的突出優(yōu)點，實現(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、兼有信息檢測和信息處理功能的傳感器。智能傳感器的最大特點就是將傳感器檢測信息的功能與微處理器的信息處理功 能有機地融合在一起。特征：具備通信總線接口、兼有信息監(jiān)測、信息處理和信息傳輸 智能：通過存放于微處理器中的功能強大的軟件， 對系統(tǒng)進行智能化，如

5、非線性 自動校正、自校零、自校準、自補償、自檢驗、噪聲抑制等。分界：10-155、測壓力的傳感器的典型方式應變式壓力計、壓電式壓力傳感器、電容式壓力傳感器和霍爾式壓力計等 應變式壓力計電阻應變效應：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械形變時， 其電阻值發(fā)生變化，稱為 電阻應變效應。金屬電阻應變片：金屬電阻應變片分為金屬絲式和箔式 半導體應變片：半導體受力時，電阻率發(fā)生變化，電阻率隨應力變化的關(guān)系稱 為半導體壓阻效應。半導體應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膜式應變傳感器：是一種簡單的平膜壓力傳感器，應變片貼在膜片的內(nèi)外表。膜 片感受壓力時產(chǎn)生應變，使應變片有一定的電阻

6、輸出。薄膜應變片是用濺射或蒸 發(fā)的方法將半導體或金屬敏感材料鍍在彈性基片上的。壓電效應某些電介質(zhì)物體在某方向受壓力或拉力作用產(chǎn)生形變時，外表會產(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。具有壓電效應的物體 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。實際上，它本身就是一個可變電容器。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)型霍爾式壓力計是利用霍爾元件測量彈性元件變形的一種電測壓力計，它結(jié)構(gòu)簡 單，體積小，頻率響應寬，動態(tài)范圍輸出電動勢的變化大，可靠性高，易于微 型化和

7、集成電路化。但信號轉(zhuǎn)換效率低，溫度影響大，使用于要求轉(zhuǎn)換精度高的 場合必須進行溫度補償。6常用軟件濾波方法例如加權(quán)、算術(shù)平均濾波等簡單說一下7、什么是虛擬儀器，主要特點，以及組成軟硬件虛擬儀器是在電腦根底上通過增加相關(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)鍵是軟件開發(fā)與維護的費用高開發(fā)與維護的費用低技術(shù)更新周期長技術(shù)更新周期短價格高價格低，并且可重用性與可配置性強廠商定義儀器功能用戶定義功能系統(tǒng)封閉、固定系統(tǒng)開放、靈活，與電腦的進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:性能高，擴展性

8、強，開發(fā)時間少，無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和外圍測試硬件設(shè)備，它們共同 組成通用儀器硬件平臺。根底硬件平臺采用各種類型的通用電腦，如筆記本 電腦、臺式電腦或工作站等。外圍測試硬件設(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，最簡單、最廉價的形式是采用基于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)動器和應用軟件層次。操作系統(tǒng) 是虛擬儀

9、器軟件系統(tǒng)的根底平臺， 可以為 windows98 、 NT、 2000、 SUNO、Slinux 等。儀器驅(qū)動器軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動程序，它建立在I/O 接口操作軟件的根底上，是連接應用軟件與外圍硬件模塊的橋梁。應用軟件包 括實現(xiàn)儀器功能的測試程序和實現(xiàn)虛擬面板的界面程序。用戶通過虛擬面板 與虛擬儀器進行對話。8、當前智能測試技術(shù)的現(xiàn)狀與開展趨勢分析展開 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，它和一顆沙粒沒有多大區(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)問世，智能微塵 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 24 所示。未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個小時，搜集、處 理并無線發(fā)射信息。智能微塵還可以 “永久使用，因為它不僅自帶微型薄膜電池， 還有一個微型的太 陽能電池為它充電。 最近，美國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意 義的科技革命。生物芯片不僅能模擬人的嗅覺 如電子鼻、視覺如電子眼、聽覺、味覺、 觸覺等，還能實現(xiàn)某些動物的特異功能 例如海豚的聲納導航測距， 蝙蝠的超聲 波定位，犬類極靈敏的嗅覺，

11、信鴿的方向識別，昆蟲的復眼 。生物芯片的效率是傳統(tǒng)檢測手段的成百、上千倍?？偩€技術(shù)智能傳感器的總線技術(shù)現(xiàn)正逐步實現(xiàn)標準化、標準化。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總線開展方向 虛擬傳感器虛擬傳感器是基于軟件開發(fā)而成的智能傳感器。它是在硬件的根底上通過軟 件來實現(xiàn)測試功能的，利用軟件還可完成傳感器的校準及標定，使之到達最正確 性能指標。網(wǎng)絡(luò)傳感器智能傳感器的另一開展方向就是網(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。被測模擬量一數(shù)字傳感器一數(shù)字量一微處理器一測量結(jié)果一網(wǎng)絡(luò)?？?/p>

12、實現(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，在更換傳感器時無須進行標定和校準，可做到即插即用10種軟件濾波方法濾波方法方法優(yōu)點缺點限幅濾波 法程序判 斷濾波法根據(jù)經(jīng)驗判斷，確定兩次米樣允 許的最大偏差值設(shè)為A：每次 檢測到新值時判斷：如果本次值 與上次值之差A，那么本次值無 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 的波動干擾 對溫度、液位 的變化緩慢的 被測參數(shù)有良 好的濾

13、波效果對流量、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個采樣值進行算術(shù)平均 運算：N值較大時：信號平滑度較咼， 但靈敏度較低N值較小時：信號平滑度較低， 但靈敏度較咼N值的選取：一般流量，N-12;壓力：N=4適用于對一般 具有隨機干擾 的信號進行濾 波這樣信號的 特點是有一個 平均值，信號 在某一數(shù)值范 圍附近上下波 動對于測量速度 較慢或要求數(shù) 據(jù)計算速度較 快的實時控制 不適用，比擬 浪費RAM。遞推平均 濾波法 滑動平均濾波把連續(xù)取N個采樣值看成一個隊 列，隊列的長度固定為 N，每次 采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊尾，并 扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù) 先進 先出原那么；把隊列中的N個數(shù)

14、據(jù) 進行算術(shù)平均運算，就可獲得新 的濾波結(jié)果。N值的選?。毫髁浚琋=12 ；壓力： N=4;液面,N=412 ；溫度,N=14對周期性干擾 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 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 嚴重的場合， 比擬浪費RAM。中位值平 均濾波法防脈沖 干擾平均濾波相當于“中位值濾波法 + “算術(shù) 平均濾波法。連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，去掉一個最 大值和一個最小值，然后計算 N-2個數(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， 對于偶然出現(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。測量速度較 慢，和算術(shù)平 均濾波法一 樣，比擬浪費RAM。限幅平均 濾波法相當于“限幅濾波法 + “遞推平 均濾波法每次米樣到的新數(shù)據(jù)先進行限幅 處理，再送入隊列進行遞推平均 濾波處理融合了兩種濾 波法的優(yōu)點， 對于偶然出現(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)果對周期性干擾 具有良好的抑 制作用，適用 于波動頻率較 高的場合。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。加權(quán)遞推 平均濾波法是對遞推平均濾波法的改進，即 不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)。 通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(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 號平滑度越低。適用于有較大 純滯后時間常 數(shù)的對象，和 采樣周期較短 的系統(tǒng)。對于純滯后時 間常數(shù)較小， 采樣周期較 長，變化緩慢 的信號不能迅 速反響系統(tǒng)當 前所受干擾的 嚴重程度，濾波效果差。消抖濾波 法設(shè)置一個濾波計數(shù)器，將每次采 樣值與當前有效值比擬： 如果采樣值二當前有效值，那么計 數(shù)器清零如果采樣值 <> 當前有效值，那么計 數(shù)器+1,并判斷計數(shù)器是否 >