2021 智能仪器设计基础(西安交通大学) 最新满分章节测试答案

本答案对应课程为:点我自动跳转查看
本课程起止时间为:2021-12-31到2022-02-28
本篇答案更新状态:已完结

第1章 绪论 第1章单元测试题

1、 问题:下列哪些选项不属于仪器的主要功能？
选项：
A:监视
B:测定和记录
C:诊断
D:语音播报
答案: 【语音播报】

2、 问题:下列关于虚拟仪器的一些说法，哪些是正确的？
选项：
A:虚拟仪器不属于智能仪器
B:虚拟仪器建立在通用计算机和操作系统之上，通过软件实现了大部分仪器功能
C:基于PC的虚拟仪器可以对两个间隔时间为十几个微妙的外部事件产生及时响应
D:如果不考虑成本，基于PC的虚拟仪器可以替代嵌入式微处理器构成的智能仪器
答案: 【虚拟仪器建立在通用计算机和操作系统之上，通过软件实现了大部分仪器功能】

3、 问题:基于MCU或者DSP开发一台智能仪器，一般不需要下列哪个步骤？
选项：
A:设计MCU或者DSP的最小应用系统
B:对传感器进行选型，并设计调理电路
C:编写应用程序并通过仿真器对应用程序进行调试
D:安装Windows操作系统
答案: 【安装Windows操作系统】

4、 问题:下列关于智能仪器的说法，哪些是错误的？
选项：
A:智能仪器是信息技术发展的产物
B:智能仪器只能用于测量，不能实现控制作用
C:MP3播放器没有安装传感器，且不具有测量功能，因此它不属于智能仪器
D:如果一台电子装置没有安装任何传感器，但是具备微处理器核心，也能被称为智能仪器。
答案: 【智能仪器只能用于测量，不能实现控制作用;
如果一台电子装置没有安装任何传感器，但是具备微处理器核心，也能被称为智能仪器。】

5、 问题:下列哪些选项反映了智能仪器在现代社会中的重要作用？
选项：
A:医院里面的各种显影和显像设备，例如CT和B超等使医生更准确判定疾病
B:电子门锁增加了虹膜识别，省去了机械钥匙，从而防止了钥匙被复制的可能
C:智能交通系统，可以根据实际道路交通情况来动态切换红绿灯的时间，减少拥堵
D:大街上大妈们利用手机和扩音设备播放音乐，兴致勃勃地跳起广场舞，愉悦身心
答案: 【医院里面的各种显影和显像设备，例如CT和B超等使医生更准确判定疾病;
电子门锁增加了虹膜识别，省去了机械钥匙，从而防止了钥匙被复制的可能;
智能交通系统，可以根据实际道路交通情况来动态切换红绿灯的时间，减少拥堵】

6、 问题:下列哪些部分是一个智能仪器必不可少的部分？
选项：
A:前向通道
B:传感器
C:微处理器系统
D:液晶显示器和键盘构成的人机接口
答案: 【前向通道;
传感器;
微处理器系统】

7、 问题:下列哪些功能不属于一个智能仪器前向通道的功能？
选项：
A:模拟信号变换为数字量
B:对传感器输出信号进行放大
C:对模拟信号进行功率放大，推动执行机构产生控制动作
D:输出开关量信号，控制继电器接通
答案: 【对模拟信号进行功率放大，推动执行机构产生控制动作;
输出开关量信号，控制继电器接通】

8、 问题:为什么智能仪器能够提高测量精度？
选项：
A:被测量的特征量由计算机通过算法来计算，比模拟电路更逼近参数的定义
B:通过数字信号的传输和变换，没有温漂的问题
C:通过LCD显示器，可以用更多的测量位来显示测量结果
D:通过软件可以对测量系统存在的系统误差进行修正
答案: 【被测量的特征量由计算机通过算法来计算，比模拟电路更逼近参数的定义;
通过数字信号的传输和变换，没有温漂的问题;
通过软件可以对测量系统存在的系统误差进行修正】

9、 问题:下列哪些仪器不属于虚拟仪器？
选项：
A:基于VXI总线的测控系统
B:安装PCI总线数据采集卡，用LabVIEW开发的测量仪器
C:一个小型无人机的飞行控制器
D:电力机车的功率驱动器
答案: 【一个小型无人机的飞行控制器;
电力机车的功率驱动器】

10、 问题:一般情况下，下列哪种测量任务适合一个测控网络来完成？
选项：
A:航天测控系统
B:一台多功能数字万用表
C:发电厂的热工和电气状态监测系统
D:用于变压器油的色谱分析装置
答案: 【航天测控系统;
发电厂的热工和电气状态监测系统】

【作业】第1章 绪论 思考题

1、 问题:题目：第1章思考题：（1）请根据个人的亲身经历，谈谈自身使用过哪些智能仪器，它们具有怎样的特点。（2）请查阅资料，了解一下最新的5G技术和泛在物联网技术的发展情况，并浅谈它们对于智能仪器的发展具有怎样的影响。（3）请查阅资料，了解一下人工智能（AI）技术的发展情况，例如语音识别和图像识别技术，浅谈如何将AI技术利用到智能仪器中，并讨论AI技术将使智能仪器实现怎样与众不同的功能和性能。
评分规则: 【 本题无统一标准答案，结合个人经历或认识给予回答，要求回答能够贴近智能仪器的本质，能够反映新技术发展对智能仪器的促进作用。每小题5分，共15分。
】

【作业】第3章 智能仪器的前向通道—模拟信号调理电路设计 分析和设计题

1、 问题:第3章分析和测试题：（1）图4给出了一个由理想运放构成的减法器电路，当给定一个+2.5V的基准源时，要把动态范围为-3V~3V的输入信号调理到0~2.5V之间，计算出所需要的合适的电阻值R1~R4。（2）图5给出了一个由电阻、电压源以及受控源构成的电网络，现在通过一个三运放差分放大器来检测电路中a点和b点之间的电压，请计算：（i）差分运放输入的共模电压和差模电压；（ii）如果三运放由+/-15V供电，请选择合适的Rg的范围，保证输出不会达到饱和；（3）图6给出了一个实际的运放构成的同相放大器电路，运放内部经过一阶补偿，具有有限的动态响应。经过测试发现，运放的单位增益频率ft=1MHz，而直流增益为100dB，请回答下列问题：（i）画出闭环控制框图并写出传递函数（运放传递函数的转折频率采用角频率来表示）；（ii）计算当采用该运放电路对200kHz，幅值为1V的正弦信号进行放大时，其输出信号的幅值为多少？相移为多少（用角度表示）？
评分规则: 【 分析和测试题，要求学生给出分析和设计的过程。每小题5分，共15分。
】

【作业】第4章 智能仪器的前向通道—ADC与DAC原理 思考题

1、 问题:题目：第4章思考题：（1）一个ADC具有n位的分辨率，若其基准电压为Vref，问其量化误差是多少？量化噪声可以用噪声来等效，那么对于一个幅值为Vref/2的正弦输入信号，该量化误差造成的信噪比为多少？（2）简述一下∑-△型ADC中噪声成型电路（或者∑-△调制器）的主要原理？（3）除了固有的量化误差，ADC还有哪些非理想特性，它们对ADC的转换结果有何影响？
评分规则: 【 计算题要求计算过程，问答题要求切合题意。每小题5分，共15分。
】

【作业】第5章 智能仪器的微处理器系统设计 分析和设计题

1、 问题:题目：第5章分析和设计题：（1）如图1某8051单片机应用系统需要与4个保护开关K1-K4进行接口，但是现在只有三根I/O线P1.0,P1.1和P1.2可以被使用，请设计一个数字逻辑电路，其中P1.0和P1.1作为按键的选择端，P1.2作为键盘状态到单片机的反馈端，利用该电路使得单片机能够实现对按键状态的读。（2）图2给出了由四盏灯L1，L2，L3和L4构成的霓虹灯，有一个开关Key用于对霓虹灯的变化方式进行控制，Key接通接点/K的时候（即逻辑K=0），霓虹灯在时钟CLK的推动下按照L1—>L2—>L3—>L4的次序顺序点亮并循环；当Key接通接点K的时候（即逻辑K=1），霓虹灯按照L4—>L3—>L2—>L1的次序顺序点亮并循环，根据宏单元模型设计出上述逻辑电路。（3）某8051单片机应用系统需要与一个8段LED数码管外设进行并行接口，该外设由两个锁存器构成两个只写的寄存器端口，图2给出了单片机和外设的接口原理图。如果分配给两个寄存器端口的地址为0x8000和0x8001，请画出硬件连接图（译码器采用逻辑门实现），并说明锁存器74LS573、单片机控制线ALE和/PSEN控制线的主要作用。
评分规则: 【 要求给出分析和设计过程。
】

【作业】第6章 智能仪器的后向通道设计 思考题

1、 问题:题目：第6章思考题：（1）开关电源的损耗主要包括通态损耗和开关损耗，有些开关拓扑可以软开关技术来降低电源的开关损耗并提高效率，问什么是软开关技术，举一个开关电源的实例来说明它们的工作原理（2）开关电源的性能最终决定于开关器件的性能，对于当前正在发展和应用的第四代半导体器件，例如SiC和GaN器件，总结一下它们与Si基器件在性能上的主要差别。（3）对于一个全桥开关电路，它既能实现直流输出，也能实现交流输出，问如何用相同的拓扑来实现不同的输出？
评分规则: 【 答案接近即可以给分。每小题5分，共15分。
】

【作业】第7章 智能仪器的抗干扰和保护技术 思考题

1、 问题:题目：第7章思考题：（1）怎么理解智能仪器在工业现场使用时的单点接地问题？这里的“接地”主要指什么？与主控制板的电源参考地有什么关系？（2）电路的隔离主要有几种方式？电路隔离的主要作用仅仅是为了抗干扰吗？（3）为什么EMI滤波器主要是低通滤波器？另外，为什么一个EMI滤波器中往往采用一个共模线圈？
评分规则: 【 答案接近即可。每小题5分，共15分。
】

【作业】第2章 智能仪器的输入—传感器基础 思考题

1、 问题:（1）表1给出了一个温度传感器的静态标定数据，请根据线性拟合方法来建立传感器的数学模型。（2）如果一个传感器的动态特性可以用线性系统来表征，其传递函数为：对于输入为单位幅值的阶跃信号，计算其时域响应。（3）对于表2给出的压力传感器的标定数据，如果采用三次样条插值方法来建立其静态模型，问当实际压力在40kPa时，传感器的输出等于多少？
评分规则: 【  判断和计算题，要求给出求解过程。每小题5分，共15分。
】

第2章 智能仪器的输入—传感器基础 第2章单元测试题

1、 问题:如果一个传感器的动态特性可以用线性系统来表征，那么下列哪种说法正确？
选项：
A:它对具有单一频率的被测量可以产生不同频率的输出响应
B:对不同频率的被测量输入，它可以产生相同的延时
C:如果传感器的输出信号幅值增大了一倍，说明其输入被测量的幅值也增加了一倍
D:如果被测量是三角波，那么其输出也一定是三角波
答案: 【如果传感器的输出信号幅值增大了一倍，说明其输入被测量的幅值也增加了一倍】

2、 问题:关于物理传感器，下列哪些说法是正确的？
选项：
A:物理传感器分为物性型和结构型传感器
B:物理传感器可以通过材料的生物化学反应来制造
C:物理传感器的灵敏度比化学传感器要高
D:物理传感器不生成新的物质
答案: 【物理传感器分为物性型和结构型传感器;
物理传感器不生成新的物质】

3、 问题:基于光电效应的传感器可以用于测量下列哪些物理量？
选项：
A:光强
B: 辐射强度
C:光的波长
D:以上皆不行
答案: 【光强;
 辐射强度;
光的波长】

4、 问题:下列哪些敏感元件不需要辅助电源也能把环境量转换为电信号？
选项：
A:热电偶
B:压电晶体
C:光电二极管
D:声表面波SAW振荡器
答案: 【热电偶;
压电晶体;
光电二极管】

5、 问题:下列哪些传感器属于结构性传感器?
选项：
A:光栅传感器
B:电容式气体压力传感器
C:磁阻式传感器
D:热释电传感器
答案: 【光栅传感器;
电容式气体压力传感器】

6、 问题:下列关于差动型传感器的优点，哪些是正确的？
选项：