智能仪器原理及应用(第二版)课后习题部分答案要点(3)

2018-11-27 09:55

7-7在题7.6的基础上,增加相位测量、阿伦方差测量功能。画出电原理图及新增加功能部分的控制程序流程图。

7-8 在AS3341通用电子计数器硬件和软件系统的设计中: (1)输入通道设置AC/DC转换、触发电平调节等有什么用途? (2)AS3341有哪些测量功能?设计出实现各功能的硬件电路和控

制程序。

(3)什么是软件算误差?如何减少此项误差?

8-1. 数字存储示波器波形的取样方式有几种?采用等效时间取样方式的示波器能不能观察单次信号,为什么?

答:数字存储示波器有的取样方式有实时取样和等效时间取样两种。等效时间取样不能观察单次信号,因为等效时间取样紧限于处理重复性的周期信号。

8-2 在设计数字存储示波器时,如何改变示波器垂直系统的灵敏度?如何改变水平系统的扫描速度?

8-3 数字存储示波器怎样存储波形数据?怎样进行波形参数的处理?如何实现?t和?V的测量?

8-4 某数字存储示波器的垂直分辨率为32级/div,水平分辨率为100点/div,最快的扫描速度为10us/div,显示屏的垂直刻度为8div,水平刻度为10div,试确定该数字存储示波器应采用几位A/D转换器,采用的A/D转换器的转换速率最低应为多少?记录一帧波形的存储容量应为多少?

8-5 某数字存储示波器采用8位A/D转换器,示波器显示屏的垂直刻度为8div,水平刻度为10div,记录一帧波形的存储容量为1KB。试求该数字示波器的垂直分辨率和水平分辨率分别为多少?若示波器的A/D转换器最大输入电压范围为±5V,Y轴灵敏度选为5V/div,示波器输入电路中放大器的放大倍数为1。试求输入电路中的衰减器应如何设计?

8-6 某数字存储示波器Y通道的A/D转换器的分辨率为12位,内部RAM的容量为8x2KB。现以256个取样点存储一帧信号波形,问该示波器最多可以存储几幅信号波形?

8-7 若数字存储示波器Y通道采用转换速率为10MHz、输入电压范围为0~5V的8位A/D转换器;示波器的存储深度为516,试问: (1)Y通道能达到的有效存储带宽是多少?

(2)若示波器的灵敏度挡位的范围是0.1V/div~5V/div,试设计

示波器的输入电路。

(3)确定本示波器扫描速度挡位的范围,并设计示波器的时基系

统。

(4)示波器的垂直分辨率和水平分辨率是多少?

8-8 使用数字存储示波器测某信号时,其扫描速度为5us/div,灵

敏度为0.1V/div,若显示的信号波形中A,B两点位置(X,Y)分别为:A点(3EH,72H),B点(6D,23H)试计算A,B两点的时间?t和电压?V大小(设X,Y的量化满刻度值为FFH,显示屏的水平刻度为10div,垂直刻度为8div)。

9-1 个人仪器系统发展分哪几个阶段?每个阶段各有什么特点? 答:个人仪器系统发展的阶段:

9-2 简述个人仪器与传统智能仪器的区别。

答:传统的仪器一般采用简单的电子电路来转换测量数据,用直观的直读的模式显示或读出测试数据,没有数据存储和处理功能,要通过人工来进行计算、比对,得出测量结果。只能用于一般测量精度不太高的数据测量,由于它的成本比较低,目前还拥有一定市场。 智能仪器是带有微型处理系统,或可接入微型计算机智能化仪器。它通过电子电路来转换测量数据,并对数据进行存储运算逻辑判断,通过全自动化的操作过程得到准确无误的测量结果,并可通过打印机输出文字结果。智能仪器现在已广泛用于电子,化工,机械,轻工,航空等行业的精密测量,对我国制造业提升产品质量的检测手段,起到了重要的作用。

9-3 个人仪器的软面板有什么特点?

9-4 某等精度频率测量个人仪器的电原理框图如图9-45所示。若

要求仪器被测信号的频率范围为10Hz~50MHz,在被测频率范围内的测量精度都能达到10-7

(不考虑触发误差的影响)。 (1)试设计出满足上述要求的等精度频率测量个人仪器的电原理

图。

(2)运用Delphi编程该仪器的软面板及其相应的测量控制程序。

9-5什么是VXI系统?简述其特征与组成。 答:VXI系统

9-6 什么是虚拟仪器?虚拟仪器的特点是什么?

答:虚拟仪器是指在计算机为核心的硬件平台上,由用户定义功能,具有虚拟面板,其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。

虚拟仪器的特点:1、丰富和增加了传统仪器的功能。虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理集中交由计算机来处理,充分利用了计算机强大的数据处理、传输和发布能力,使得组建系统变得更加灵活简单。

2、突出“软件即仪器”的新概念。传统仪器的某些硬件在虚拟仪器中被软件所代替,由于减少了随时间可能产生漂移,需要定期校准的分立式模拟硬件,加上标准化总线的使用,大大提高了测量精度、测量速度和可重复性。

3、仪器由用户定义。虚拟仪器通过提供给用户组建自己仪器的可重用的源代码库,可以方便地修改仪器功能和面板,设计仪器的通信、定时和触发功能,实现与外设、网络及其他应用的连接,给了用户充分发挥自己能力和想象力的空间。

4、开放的工业标准。虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准,用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准,使资源的重复利用率提高,功能易于扩展,管理规范,生产维护和开发费用降低。

5、便于构成复杂的测试系统,经济性好。虚拟仪器既可以作为测试仪器独立使用,又可以通过高速计算机网络构成复杂的分布式测试系统,进行远程测试、监控与故障诊断。此外,用基于软件体系结构的虚拟仪器代替硬件体系结构的传统仪器,还可以大大节约仪器购买和维护费用。

9-7目前虚拟仪器的硬件平台有哪几种构成方式?各有什么特点? 答:目前虚拟仪器的硬件平台包括通用计算机和模块化硬件设备两部分构成方式。

其特点:构建虚拟仪器最常用的模块化硬件设备是数据采集(DAQ)卡,一块DAQ卡可以完成A/D转换、D/A转换、数字输入/输出、计数器/定时器等多种功能,再配以相应的信号调理电路组件,即可构成能生成各种虚拟仪器的硬件平台。

9-8 简述在虚拟仪器中软件的作用与功能。

9-9 简述LabVIEW软件的特点与功能。

LabVIEW是NI公司推出的一种虚拟仪器软件开发平台,以LabVIEW为核心,包括控制与仿真、高级数字信号处理、统计过程控制、模糊控制和PID控制等众多附加软件包,运行于多种平台的工业标准软件开发环境于多种平台的工业标准软件开发环境。 LabVIEW在包括航空航天、通信、汽车、半导体和生物医学等众多领域内得到了广泛的应用。其最大的特色是采用编译型图形化编程语言——G语言,即用户设计好程序的大体框架后,如同画流程图一般,只需将系统提供的各种图形化功能模块连接起来,就可得到所需的应用软件。LabVIEW 中的程序称为vI(virtual instruments),每个VI都由前面板和框图程序以及图标/连接端口三部分组成。 除了具备其它编程语言所提供的常规函数功能外,LabVIEW内部还集成了大量的生成图形界面的模板,如各种表头、旋钮、开关、LED指示灯、图表等;丰富实用的数值分析、信号处理功能,如FFT变换、各种滤波器、信号发生器等;以及对RS一232、GPIB、VXI、数据采集板卡、网络等多种硬件的设备驱动功能,并免费提供数十家世界知名仪器厂商的几百种源码级仪器驱动,大大方便和简化了用户的设计开发工作。LabVIEW使得过去繁琐、枯燥的软件开发变得简单、方便,尤其适合不熟悉传统文本编程语言(如C、BASIC等)的工程技术人员,被誉为工程师和科学家的语言。 但是,在大型的系统测试和仿真过程中,需要软件进行一些很复杂的数值计算时,LabView 的图形化编程语言就显得力不从心,Matlab是一种常用的高效率数学运算工具,它建立在向量、数组和复数矩阵的基础上,使用方便,将它和LabVIEW有机地结合起来会大大减少编程的工作量,提高编程效率。本文通过求解一常微分方程初值问题的例子,介绍了两种编程语言的接口方法


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