发布时间 : 星期六 文章《智能仪器》（第二版 程德福 林君）课后习题参考答案 - 图文更新完毕开始阅读850a5b436f1aff00bed51eb5
法系统对当前采样值的灵敏度高。
场合：有小幅度高频噪声的场合 （3）复合滤波器：
特点：既能抑制随机干扰，又能滤除明显的脉冲干扰。
场合：随机扰动不是单一的场合，既要消除大幅度的脉冲干扰，又要使数据平滑的场合
4-3 各种常用的滤波算法能组合使用吗？若能，请举例说明；若不能，请说明理由。解：P115
能组合使用。在实际应用中，所面临的随机扰动往往不是单一的，有时既要消除大幅度的脉冲干扰，又要做数据平滑，因此常用两种以上的滤波算法结合使用。
例如：去极值平均值滤波算法。特点：先用中值滤波算法滤除采样值中的脉冲性干扰，然后把剩余的各采样值进行平均。去极值平均值滤波算法的算法为：连续采样N次，剔除其中的最大值和最小值，再求余下N-2个采样值的平均值。显然，这种方法既能抑制随机干扰，又能滤除明显的脉冲干扰。
4-4设检测信号是幅度较小的直流电压,经过适当放大和A/D转换，由于50Hz工频干扰使测量数据呈现周期性波动. 设采样周期Ts=1ms,请问采用算数平均滤波算法,是否能够消除工频干扰?平均点数N如何选择?
解：算数平均滤波算法可有效地消除随机干扰，滤波效果主要取决于采样次数N，N越大，滤波效果越好。该方法只适用于缓变信号。当满足采样时间T=NTs，Ts为采样间隔，对周期为T的干扰有很好的抑制作用。此时，N=T/Ts=（1/50）/（1×103）=20.
4-5 采用51系列单片机实现 4-4题,请画出算法流程图, 编写汇编程序,并加以详细注释. 解：
4-6在4-4题中又增加了脉冲干扰,请设计复合滤波算法, 画出算法流程图,编写汇编程序,并加以详细注释. 解：
4-7 基于中值数绝对偏差的决策滤波器与中值滤波器有哪些特点？ 解：P113
中值数绝对偏差决策滤波器特点：这种决策滤波器能够判别出奇异数据，并以有效性的数据来取代。具有比例不变性、因果性、算法快捷等特点，实时的完成数据净化。
中值滤波器：运算简单，在滤除脉冲噪声的同时可以很好的保护信号细节信息。中值滤波器是一种常用于净化奇异数据的非线性滤波器，它对奇异数据的敏感度远低于标准偏差，存在“根信号”用于单调性数据的滤波，而非点到信号采用中值滤波净化数据表现过于主动进取
4-8 什么是系统误差？有哪几种类型？简要说明系统误差与随机误差的根本区别。 解：P117
系统误差是只在相同条件下，多次测量同一量时其大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。分为恒定系统误差和变化系统误差。
系统误差与随机误差的根本区别：系统误差不能依靠概率统计方法消除，可掌握、控制、消除，具有规律性，产生在测量开始之前，与测量次数无关。随机误差不能掌握、控制、消除，具有随机性，产生在测量过程中，与测量次数有关。 4-9 产生零位误差的原因有哪些？产生增益误差的原因有哪些？简述校正方法。 解：P117
由于传感器、测量电路、放大器等不可避免的存在温度漂移和时间飘移，所以会给仪器引入零位误差和增益误差，这类误差均属于系统误差。
零位误差校正方法：在每一个测量周期或中断正常的测量过程中，把输入接地（即使输入为零），此时包括传感器在内的整个测量输入通道的输出即为零位输出（一般其值不为零）N0；再把输入接基准电压Vr测得数据Nr，并将N0和Nr存于内存；然后输入接Vx，测得Nx，则测量结果可用下式计算Vx?Vr?Nx?N0?，即在正常的测量
Nr?N0过程中，均从采样值中减去原先存入零位输出值，从而实现零位校正。
增益误差的自动校正方法：开始工作后或每隔一定时间去测量一次基准参数，然后建立误差校正模型，确定并存储校正模型参数。在正式测量时，根据测量结果和校正模型求取校正值，从而消除误差。
4-10 基准电压Vr的精度和稳定性是否会影响零位误差、增益误差的校正效果？ 解：P117
会影响。
零位误差、增益误差的校正结果都与基准电压有关系。对于零位校正，测量结果为Vx?Vr?Nx?N0?；对于增益校正，校正方程为Y?A1X?A0，其中
Nr?N0，A0?VrX0/(X0?X1) A1?V?X?0r/?X14-11 简述系统非线性误差校正的思路与方法。 解：P118
思路：采用各种非线性校正算法（校正函数法、线性插值法、曲线拟合法等）从仪器数据采集系统输出的与被测量呈非线性关系的数字量中提取与之相对应的被测量。
方法：校正函数法、代数插值法（线性插值、抛物线插值、分段插值）、曲线拟合（连续函数拟合、分段拟合）
4-12 通过测量获得一组反映被测值的离散数据，欲建立一个反映被测量值变化的近似数学模型，请问有哪些常用的建模方法？
解：校正函数法、代数插值法（线性插值、抛物线插值、分段插值）、曲线拟合（连续函数拟合、分段拟合）
4-13 什么是代数插值法？简述线性插值和抛物线插值是如何让进行的。P119-P121
nn?1P(x)?ax?ax?...?a1x?a0 nnn?1解：所谓代数插值，就是用一个次数不超过n的代数多项式
n(xi)?f(xi)?yi，i?0,1,...,n 去逼近f(x)，使Pn(x)在节点处满足P线性插值过程：从一组数据?xi,yi?中选取两个有代表性的点?x0,y0?和?x1,y1?，然后根据插值原理，求出插值方程P1?x??y1?y0，a0?y0?a1x0 x1?x0x?x0x?x1其中待定系数a1y0?y1?a1x?a0，
x0?x1x1?x0和a0为a1?抛物线插值过程：在一组数据中选取?x0,y0?，?x1,y1?和?x2,y2?三个点，相应的插值方程为P2?x???x?x1??x?x2?y??x?x0??x?x2?y??x?x0??x?x1?y
?x0?x1??x0?x2?0?x1?x0??x1?x2?1?x2?x0??x2?x1?24-14 什么是线性拟合法？如何利用最小二乘法来实现多项式拟合。
解：P122- P123
4-15 试建立标准数据校正表,采用查表内插方法实现系统误差校正, 画出流程图,并设计程序。 解：
4-16 举例说明标度变换的概念。 解：P126
测量机械压力时，常利用压力传感器，当压力变化为0~100 N时，压力传感器输出的电压为0~10mV，放大为0~5V后进行A/D转换，得到00H~FFH的数字量这些数码并不等于原来带有量纲的参数值，它仅仅对应于参数的大小，必须把它转换成带有量纲的数值后才能显示或打印输出，这种转换就是工程量变换，又称标度变换。
第五章
5-1 什么是软件工程？软件工程是如何克服软件危机的？ 解：P131-P132
软件工程是由硬件和系统工程派生出来的。它包含四个关键元素：方法、语言、工具和过程，是工程学的原理和方法在软件设计和生产中的应用。
随着软件在计算机中的比重的增大，传统的软件生产方式已不能适应发展需要，出现了软件危机。软件工程将软件生产划分为几个阶段，每个阶段都有严格管理和质量检验，设计和生产过程有共同的准则。
5-2 什么是基于裸机的软件设计？其设计步骤分为那几步？ 解：P141
基于裸机的软件设计是指以“空白”的微处理器/控制器为基础，完成全部的软件设计，没有将系统软件和应用软件分开处理，其实时性和可靠性与设计人员的水平密切相关，适用于功能较简单的智能仪器。
步骤：（1）设计任务书的编写（2）硬件电路的设计（3）软件任务分析（4）数据类型和数据结构规划（5）资源分配（6）编程与调试（7）编程语言和编程环境的选择 5-3系统监控程序的作用是什么？常用的结构有哪几种？ 解：P147-P148
系统监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运转的程序。它完成人机对话和