智能测控系统设计答案

发布 2022-09-05 01:24:28 阅读 2171

1. 智能测控系统中,常用的微型计算机哪几种?你会根据那些因素去选择一款微型计算机?

答:常用的有单片机,工控机,嵌入式处理器,dsp,plc等等。

选择因素:1功能性能分析(应用场合);2功耗及电源要求;3环境要求;4工作可靠性;5**要求;6封装体积、开发软硬件平台与工具、产品的内部标准与习惯等。

2. 选择传感器时需考虑哪些环境因素?

答:要考虑:1.

传感器的性能指标 ;2.传感器的使用环境。自然环境:

温度、湿度、淋雨、气压、振动、冲击等,分为商用品、工业品、军用品。 工作环境:易燃、易爆、粉尘、油污、工作介质等。

工作条件:电源、功耗、抗干扰等3. 使用方便性 ;接口功能:

电源、输出信号形式、电缆芯数、接插件等。 外型:体积、重量、形状、运输等。

安装:安装方式、安装要求、安装尺寸、安装工具等。 操作:

连接方便性、调节方便性、标定方便性等。 4. 维护方便性 ;可靠性:

平均无故障时间、抗过载能力等。 寿命:工作年限、疲劳性能、定期标定。

可更换性:是否可更换、是否方便更换。 可维修性:

维修方便性、维修时间、易损件的更换等。5. 成本及其它。:

单价、批量价。 二次仪表**传感器**:接口电路复杂性、配套仪表**。

系统**:构成多点测试系统时的成本。 信誉度:

生产厂家的品牌、信誉度、保用期、长期供货能力等。 供货期:最短供货期、维修期等。

3. 电阻应变片是一种常用的力学量敏感元件,举例说明其信号调理电路。

电桥电路、放大电路(一般用仪表放大器)、滤波电路、模数采样电路等。

ad693还可以配电阻应变片构成应变仪,用于测量应力,测量电路如图所示。测量电桥中包含4个350ω的箔式应变片,其灵敏度为2mv/v。rp1和rp2分别为零点调节电位器和满度调节电位器。

若用rrp1来表示rp1的总电阻值。将应变片牢固地粘贴在被测试件表面上,当试件受到外力(拉力或压力)时就会产生形变,使得应变片的电阻值改变。在一定范围内电阻值的变化率与电阻丝长度的变化率(即应变值)成正比。

通常是由应变片构成测量桥路,当试件受力发生形变时,测量电桥的平衡被破坏而产生输出电压△u,再经过ad693进行电压/电流转换,最终获得与应变值成正比的4~20ma电流信号。这就是应变仪测量电路的工作原理。

4涡流传感器什么原理,检测什么物理量?

答:当金属导体置于线圈产生的交变磁场中时,由于导体中产生的涡流所引起的新磁场将削弱原线圈磁场,从而导致线圈的等效电感、阻抗、品质因数发生变化。这种效应随金属导体与线圈的距离大小而变可以制成接近开关。

可以测量位移或者距离。

5多普勒效应可用于速度、流速等变量的检测,简述其原理。

答:多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化,在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高 ,在运动的波源后面,产生相反的效应,波长变得较长,频率变得较低 ,波源的速度越高,所产生的效应越大,根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度,这种现象称为多普勒效应。

6半导体集成电路温度传感器的测温范围和测温精度一般为多少?输出形式有哪几种?

答:军用级、商用级、工业级。测温范围各有不同,一般在-55℃到150℃之间,测量精度一般在0.5—5之间;输出形式有电压输出、电流输出和数字输出。

以下是几种不同输出形式的温度传感器:

ad公司的t***5(10~125)/36(-40~125)/37(5~100),精度为正负2℃,模拟电压输出;tmp03/04,测温范围-25到100,精度正负1.5℃,串行数字输出;

ad7414/7415,测温范围-40到85,精度正负2,分辨率10位,i2c接口数字输出;tmp17,测温范围-40到105,精度正负3.5,电流输出。

7说明半导体霍尔效应,霍尔元件有哪些用途?

答:半导体中的电子和空穴受到垂直于电流方向的磁场作用,发生偏转在导体两侧产生电荷积累。v=q/c。电荷积累后自然产生电位差即为霍尔电压。此效应就成为霍尔效应。

可以用于测量电流或者位移。

8运算放大器作为传感器的前置放大器,运放的哪些技术参数对其性能有影响?

9可编程增益放大器(pga)是如何实现增益控制的?

通过程序调整多路转换开关接通的反馈电阻的数值,从而调整放大器的放大倍数。

10模拟隔离放大器原理?其作用是什么?

答:某些情况下,输入对电路和输出电路之间以及放大电路和电源电路之间不能有直接的电路连接,信号的耦合以及电源电能的传递需要通过磁路或者光路来实现。放大器内部采用这种措施就叫做隔离放大器。

隔离放大器具有通用运放的功能,且输入公共地和输出公共地之间有良好的绝缘性能。

隔离放大器由输入放大器,信号耦合器件,输出放大器,以及隔离电源组成。

11简述集成开关电容滤波器的原理,通过调节什么参数改变截止频率?【后5】

开关电容滤波器基本原理:电路的两节点间接有带高速开关的电容器,其效果相当于该两节点间连接一个电阻。

用开关电容网络代替rc网络。这样,既容易在集成电路内实现,又容易通过开关频率调整滤波器截至频率。

cr确定后,电阻由t决定开关电容滤波器的截至频率和采样周期t成反比,在集成电路中电容参数固定,采样周期可以由用户控制,因此可以通过调整开关频率调整滤波器截至频率。

12.u/i变换有什么作用?采用4~20ma电流信号来传输传感器输出信号的优点是什么?【前7】

答: v/i转换,是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号,转换后的电流相当一个输出可调的恒流源,其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。

电流信号具有不受传输线路的电感,电容,负载性质的影响,不存在相位问题等优点。

电流传输的优点:a.电流信号适用于远传,不会因为电阻变化而变化;b.电流信号容易还原成电压信号;c.可进行断电检查。

20ma上限的优点:这是防爆的要求,20ma电流通断引起的火花容量不足以引燃瓦斯。

4ma下限的有点:a.方便断线检查b.可有效防止4ma一下干扰信号的干扰,提高抗干扰能。

13共阻耦合有哪几种形式?如何抑制?【前11】

电源内阻抗耦合、公共地线耦合、输出阻抗耦合。

抑制电源内阻抗耦合,通过减小电源内阻,加电源退耦滤波电路完成,抑制共地耦合,通过将电路等效化,一点接地的形式完成。

抑制输出阻抗耦合,通过减小输出阻抗,加输出跟随电路的方式完成。

14在印刷电路板排版时,哪些地方需要加去耦电容?

答:设计pcb版时,每个集成电路的电源、地之间都要加一个去耦电容。

时钟电路也要加。

15为了滤除电源中来自电网的干扰,可以采用哪些办法?【前12】

答:消除办法:滤波法、隔离法、吸收法、回避法

1. 滤波法采样电源滤波器,体积小,**便宜,效果一般。

2. 隔离法抗干扰的原理是原边对高频干扰呈现很高的阻抗,而位于原边、副边绕组之间的金属屏蔽层又阻隔了原、副边所产生的分布电容。效果较好。

3. 吸收法利用瞬变电压抑制器tvp(又称tvs ),当两端经受瞬间高能量冲击时,能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗,吸收一个瞬间大电流,从而把它的两端电压箝制在一个预定的数值上,保护了后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。

4. 回避法采用非动力供电线路。直接从非动力低压变压器“根部”拉专线供电的办法,避开大负荷动力线。控制电源采用与动力电源不同的相线。

采用电源净化器、铁磁谐振交流稳压器、ups等。

16说明数据采集系统的基本结构。

答:基本结构如下。

17根据转换原理,常用的ad转换器有哪些种类?

18、- a/d转换器有何特点?【前13】

答: 1.转换精度高:由先进的原理保证。

2.转换速度低:过采样-调制实现a/d转换,牺牲速度换取精度。

3.由于采用过采样-调制,所以adc前端不需要加抗混迭滤波器。

19说明分级式ad转换器的原理,高速ad转换器芯片有什么特点?【前14】

答:将两个或多个较低分辨率的闪烁式adc组合起来构成一个高分辨率、高转换率的adc就是分级式adc,又称流水线式或多极式adc。一个由两个4位的闪烁式adc构成的8位分级式adc的基本原理如下:

转换分成两步:首先第一级4位的闪烁adc完成高4位的转换,并且将其4位二进制输出加到一个4位dac。,得到低4位的adc输出,最后将两级的adc输出合并成8位二进制的输出。

特点:高速adc的转换速度经常在几十msps以上,单片机无法控制,即使是高性能嵌入式控制器、dsp等,也难于完成高速adc的控制。

一般的办法是采用硬件直接控制高速adc的时序,同时控制数据的传输或保存。选用合适的fpga或cpld完成硬件设计。

20.与早期8位单片机相比,现在的8位单片机在哪些方面有所发展?

cpu功能增强:缩短执行指令的时钟周期, 提高时钟频率;

内部资源增多:增大ram、rom、eeprom,增加定时/计数器、i/o接口、中断源、a/d、d/a、监视定时器、dma、spi、i2c、usb、can等;

在系统编程:通过片内的uart串口或jtag接口进行程序的**、调试和固化。

引脚多功能化:引脚可配置,一脚多用;

低电压低功耗:低电压工作,多种节电工作方式。

面向应用的设计:如汽车、射频、网络、接口等。

21计算机的数字输入输出通道中为何经常采样光电隔离技术?

22单片机多机通信采用rs422总线,请画出一个连接示意图。

23单片机系统为何有时需要总线驱动?

答: 有些i/o口没有上拉电阻或者是由于传输距离过远,超出了单片机i/o口有限的驱动能力,所以需要总线驱动作用: 提高cpu驱动能力,提高负载电阻,提高分布电容驱动电流,地址总线,控制总线单向驱动器,还有隔离作用保证了总线的可靠性。

所谓总线即是公共的连接线,一般要连接很多设备,需要的电流较大。单片机一般引脚能提供的电流都不大, 因此当做为总线时必须要加驱动才能提供更大的电流去驱动负载。

24、tms320f2812中的ad转换器性能如何?有何主要特点?【前22】

2×8通道复用输入接口;两个采样保持电路;单/连续通道转换;流水线最快转换周期60ns,单周期最快转换周期200ns;可以使用两个事件管理器顺序触发8对模数转换。

adc模块的主要特点:

1)一个12位模数转换模块,两个采样保持器,可以同时或顺序采样;

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