数据采集与处理技术试卷.docx

一、绪论
（一）、1、“数据采集”是指什么?
将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。
2、 数据采集系统的组成?
由数据输入通道，数据存储与管理，+
2 fc
兀 sin[( t — nT丿〒] x (t)-工 xs (nT丿 :
(t — nTs) * t
，又称为奈奎斯特频率。
6 采样定理中两个条件的物理意义
(1)连续模拟信号x(t)的频率范围是有限的，即信号的频率f在
0 < f < fc
采样周期Ts不能大于信号周期Tc的
7、采样定理在
f = 1/(2 Ts)
时是不适应的。
例如，设连续信号为：x(t) = Asin(2吋c +申);0<申< 2兀，其采样值为：xs(nTs) = Asin(2吋CnTs +申)
当
fc = 1 /(2Ts)
有x (nTs)二A sin(2对CnTs +*)二A(-1) n sin *，则当申=0时,采样信号为零，无法恢复原模拟信号; s
当0<|sin*|< 1时，采样信号幅值小于原模拟信号；当|sin*| = 1时，采样信号幅值等于原模拟信号.
8、 频率混淆
如果Ts取的过大，使Ts>1/(2fc)时，将会出现x(t)中的高频成分被叠加到低频成分上去的现象，这 种现象称为频率混淆
不产生频率混淆现象的临界条件是fs=1/Ts=2fc。或者说，当采样间隔一定时，不发生频率混淆的 信号最高频率为 fc=1/(2Ts)
9、 消除频率混淆的措施： 1．对于频域衰减较快的信号，可用提高采样频率的方法来解决。
2、对于频域衰减较慢的信号，可用消除频混滤波器来解决：低通滤波器。
10、 采样控制方式的选择：
（1）、无条件采样，仅适用于随时处于准备好状态的 A/D 转换器，且要求 CPU 与 A/D 转换器同时工 作。
（2）、中断方式（3）、查询方式 （4）、DMA 方式，有硬件完成数据的传送操作，常用于高速数据采集系统。
11、量化就是把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整数倍比较，以最接近于采样信号幅 值的最小数量单位来代替该幅值，这一过程称为“量化过程”，简称“量化”。
量化单位定义为量化器满量程电压FSR与2n的比值，即q二FSR，其中n为量化器位数。
2n
12、 完成量化和编码的器件是模/数（A/D）转化器。
13、 量化的方法有哪两种？
（1） 、“只舍不入”的量化 ，信号幅值小于量化单位 q 的部分一律舍去。
（2） 、“有舍有入”的量化，采样信号幅值小于 q/2 的部分舍去，大于 q/2 的部分计入。 结论：经过量化之后，把原来幅值连续变化的采样模拟信号，变成了幅值为有限序列的量化信号。 经过量化后的信号，其精度取决于所选的量化单位 q.
14、 量化误差：e = x （nT ）-x （nT ），前为采样信号，后为量化信号。
s s q s
（1）、“只舍不入”的量化误差：量化误差e只能是正误差，它可以取0—q之间的任意值。最大量 化误差e =q,量化误差的方差是a 2 = q，这表明：即使模拟信号x（t）为无噪声信号，经过量化器
max e 12
量化后，量化信号x （nT ）将包含噪声生。量化误差的标准差为a =
q s 12 e 2yj3
（2）、“有舍有入”的量化误差，最大量化误差为 纟，标准差与“只舍不入”的情况相同，即
2
q a

结论：量化误差是一种原理性误差，它只能减小而无法完全消除。 量化方法比较：“有舍有入”的方法比较好，因为“有舍有入”法德最大量化误差只有“只舍不入” 法德 1/2。目前大部分 A/D 转换器都是采用“有舍有入”的量化方法，但也有少数价格低廉的 A/D 转换器，采用“只舍不入”的方法。
增加 A/D 转换器的位数 n 能减小量化误差，即增加 A/D 的位数，减小量化误差。
1、 编码是指把量化信号的电平用数字代码来表示。
2、 单极性编码：
a
（1）、二进制码是单极性编码中使用最普遍的编码，在这种码制中，一个十进制数 D 的量化电平可 表示为 D =工°2 - i = * + 2 + 2 +
i=1
一个模拟输出电压用二进制表示为U = FSR区a = FSR （仔+ a + + a）
OUT 2 i 2 22 2n
i =1
• • •
最低有效位的值LSB = FSR二q・
2n
注意：由于二进制数码的位数n是有限的，即使二进制码的各位a = 1（i = 1,2, ,n），最大输出电压
i
U 也不与FSR相等，而是差一个量化单