智能仪器原理及其应用复习题.pdf

智 能 仪 器 原 理 复 习 提 纲 1、智能仪器的定义 内部带有微型计算机并带有 GP-IP 等通信接口，具有对数据的存储、运算、逻辑判断， 自动化操作与外界通信等智能作用的仪器，称为智能仪器 . 2、智能仪器的优点 ①使用键盘代替传统仪器中旋转式获琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器 面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。 ②微处理器的运用极大的提高 了仪器的性能。 ③智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便的实现量程自动切换，自 动调零，触发电平自动调整，自动校准， 自诊断等功能， 有力的改善了仪器的自动化测量水 平。④智能仪器具有友好的人机对话的能力， 使用人员只通过键盘打入命令。 ⑤智能仪器一 般都配有 GP-IB 或 RS-232 等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。 1、A/D 转换的技术指标 ①分辨率与量化误差： 分辨率是衡量 A/D 转换器分辨输入模拟量最小变化量的技术指标， 记数字量变化一个字所对应模拟信号的变化量。 量化误差是由于 A/D 转换器有限字长数字量 对输入模拟量进行离散取样二引起的误差， 其大小在理论上为一个单位。 ②转化精度： 反映 了一个实际 A/D 转换器与一个理想 A/D 转换器在量化值上的差值。 用绝对误差或相对误差来 表示。③转换速率：指 A/D 转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。也可表示为转换时间， 即转换从启动到结束所需时间。 ④满刻度范围： 又称满量程输入电压范围， 指 A/D 转换器所 允许最大的输入电压范围。 2、逐次比较式 A/D，积分式 A/D 的原理及各自优缺点 逐次比较式：当启动信号作用后，时钟信号先通过逻辑控制电路是 N 位寄存器的最高位 D(N-1) 位 1，以下各位为 0，这个二进制代码经 A/D 转换器转换成电压 U0，送到比较器与输 入的模拟电压 Ux 比较。若 Ux.Uo，则保留这一位， ；若 UxUo，则 D(N-1) 位置 0. D(N-1) 位比较完毕后，在对下一位即 D(N-2) 位进行比较，控制电路使寄存器 D(N-2) 为 1，其以下 各位仍为 0，然后再与上一次 D(N-1) 结果一起经过 D/A 转换后再次送到比较器与 Ux 相比较。 如此一位一位地比较下去，直至最后一位 Do 比较完毕为止，最后，发出 EOC信号表示转换 结束。这样经过 N 次比较后， N位寄存器保留的状态就是转换后的数字量数据。 积分式：先用积分器把输入模拟电压转换成中间量，再把中间量转换成数字。 优缺点：逐次比较式 A/D 转换器的转换时间与转换精度比较适中， 转换时间一般在 us 级， 转换精度一般在 0.1%左右，适用于一般场合。积分式 A/D 转换器的核心部件是积分器，因 此速度较慢，其转换时间一般在 ms 级或更长。但抗干扰性能强，转换精度可达 0.01%，适 用于在数字电压表类仪器中。 3、并行比较式 A/D 原理及优缺点 并行比较式 A/D 原理，以一个三位并行比较式 A/D 转换器为例，采用（ 23-1 ）=7 个比较 1 3 13 U R U R U R 器，每