《测控系统原理与设计》第3版习题解答.doc

《测控系统原理与设计》（第3版）习题解答 本习题解答是普通高等教育“十一五”国家级规划教材《测控系统原理与设计》第3版（孙传友、李涛编著，北京航空航天大学出版社2014年8月出版）全书各章习题的参考答案。 第1章 1、为什么说仪器技术是信息的源头技术? 答： 信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础。仪器是一种信息的工具。如果没有仪器，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。仪器是信息时代的信息获取——处理——传输的链条中的源头。因此说，仪器技术是信息的源头技术。 2、为什么现代测控系统一般都要微机化? 答： 将微型计算机技术引入测控系统中，不仅可以解决传统测控系统不能解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性，显著增强测控系统的自化化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级换代等等。 3、微机测控系统有哪几种类型?画出它们的组成框图 答： 测控仪器或系统可分为三大类——单纯以测试或检测为目的的“测试(检测)仪器或系统”，单纯以控制为目的的“控制系统”和测控一体的“测控系统”。 微机化检测系统框图 微机化控制系统框图 微机化测控系统框图 第2章 1、模拟输入通道有哪几种类型?各有何特点? 答： 按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟输入通道可分为集中采集式(简称集中式)和分散采集式(简称分布式)两大类型。 集中式的特点是多路信号共同使用一个S/H和A/D电路，模拟多路切换器MUX对多路信号分时切换、轮流选通到S/H和A/D进行数据采集。 分布式的特点是每一路信号都有一个S/H和A/D，因而也不再需要模拟多路切换器MUX。每一个S/H和A/D只对本路模拟信号进行数字转换即数据采集，采集的数据按一定顺序或随机地输入计算机。 2、什么情况下需要设置低噪声前置放大器?为什么? 答： 由于电路内部有这样或那样的噪声源存在，使得电路在没有信号输入时，输出端仍输出一定幅度的波动电压，这就是电路的输出噪声。把电路输出端测得的噪声有效值折算到该电路的输入端即除以该电路的增益K，得到的电平值称为该电路的等效输入噪声。 如果加在该电路输入端的信号幅度小到比该电路的等效输入噪声还要低，那么这个信号就会被电路的噪声所“淹没”。为了不使小信号被电路噪声所淹没，就必须在该电路前面加一级放大器——“前置放大器”。只要前置放大器本身的等效输入噪声比其后级电路的等效输入噪声低，加入前置放大器后，整个电路的等效输入噪声就会降低，因而，输入信号就不会再被电路噪声所淹没。 3、图2-1-14(a)所示采集电路结构只适合于什么情况?为什么? 答: 图2-1-14(a) 所示采集电路仅由A/D转换器和前面的模拟多路切换器MUX构成，只适合于测量恒定的各点基本相同的信号。因为恒定信号不随时间变化，无须设置S/H, 各点基本相同的信号无需设置PGA。 4、DFS-V数字地震仪属于集中采集式数据采集系统。2ms采样48道时去混淆滤波器截止频为125Hz。为提高勘探分辨率欲将采样周期改为1ms。试问：地震仪的信号道数和去混淆滤波器截止频率要不要改变?怎样改变?为什么? 答： 据题知，，，代入公式(2－1－38)计算得该地震仪的A/D转换器的转换周期为，为提高勘探分辨率欲将采样周期改为1ms，则信号道数应减小为，否则A/D转换器就转换不过来。 据题知，，，代入公式(2－1－17)计算得C=5，将C=5和TS=1ms代入公式(2-1-17)计算得，抗混叠滤波器截止频率应减小为，将代入公式(2－1－18)计算得，这将使地震仪可记录的最高地震信号频率达到250Hz，因而，可使地震仪的勘探分辨率提高一倍。如果只是减少采样周期而不改变抗混叠滤波器截止频率，将代入公式(2－1－18)计算得，使地震仪可记录的最高地震信号频率仍然被限制在125Hz，因而地震仪的勘探分辨率仍然不能提高，这就使减少采样周期的优越性发挥不出来。 5、多路测试系统什么情况下会出现串音干扰?怎样减少和消除? 答： 多路测试系统由于模拟开关的断开电阻Roff不是无穷大和多路模拟开关中存在寄生电容的缘故，每当某一道开关接通时，其它被关断的各路信号也出现在负载上，对本来是唯一被接通的信号形成干扰，这种干扰称为道间串音干扰，简称串音。 为减小串音干扰，应采取如下措施： ①减小Ri,为此模拟多路切换器MUX前级应采用电压跟随器； ②MUX选用Ron极小、Roff极大的开关管； ③选用寄生电容小的MUX。 ④据公式（2-1-51），减少MUX输入端并联的开