2025年大學(xué)大四（儀器科學(xué)與技術(shù)）智能儀器設(shè)計(jì)綜合評(píng)估試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共10題，每題3分，每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi))w1.智能儀器設(shè)計(jì)中，以下哪種技術(shù)可提高儀器的抗干擾能力？（）A.增加儀器的運(yùn)算速度B.采用數(shù)字濾波技術(shù)C.提高儀器的顯示分辨率D.增大儀器的存儲(chǔ)容量w2.在智能儀器的傳感器選型中，對(duì)于測(cè)量微小壓力變化，應(yīng)優(yōu)先考慮（）傳感器。A.應(yīng)變片式B.壓電式C.壓阻式D.光纖式w3.智能儀器的微處理器系統(tǒng)中，以下哪項(xiàng)不屬于其主要組成部分？（）A.微處理器芯片B.程序存儲(chǔ)器C.數(shù)據(jù)采集卡D.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器w4.智能儀器設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)是（）。A.信號(hào)放大B.模數(shù)轉(zhuǎn)換C.通道復(fù)用D.數(shù)據(jù)傳輸w5.為了提高智能儀器的測(cè)量精度，可采用的方法是（）。A.增加測(cè)量次數(shù)并取平均值B.提高儀器的采樣頻率C.增大儀器的量程D.減小儀器的響應(yīng)時(shí)間w6.智能儀器的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)中，常用的輸入設(shè)備不包括（）。A.鍵盤B.鼠標(biāo)C.打印機(jī)D.觸摸屏w7.在智能儀器的通信接口設(shè)計(jì)中，RS-232接口主要用于（）通信。A.高速遠(yuǎn)距離B.低速近距離C.高速近距離D.低速遠(yuǎn)距離w8.智能儀器設(shè)計(jì)中，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)處理，通常采用（）。A.順序程序設(shè)計(jì)B.中斷程序設(shè)計(jì)C.循環(huán)程序設(shè)計(jì)D.子程序設(shè)計(jì)w9.智能儀器的電源設(shè)計(jì)中，為保證儀器穩(wěn)定工作，應(yīng)采用（）電源。A.普通線性電源B.開關(guān)電源C.不間斷電源D.電池供電w10.智能儀器設(shè)計(jì)中，以下哪種算法可用于數(shù)據(jù)的特征提??？（）A.最小二乘法B.快速傅里葉變換C.卡爾曼濾波D.支持向量機(jī)第II卷（非選擇題共70分）w11.（10分）簡(jiǎn)述智能儀器設(shè)計(jì)中硬件電路設(shè)計(jì)的主要步驟及各步驟的要點(diǎn)。w12.（15分）在智能儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，模數(shù)轉(zhuǎn)換的主要指標(biāo)有哪些？并說明這些指標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響。材料：某智能儀器需要對(duì)溫度進(jìn)行精確測(cè)量，其溫度傳感器輸出的是模擬電壓信號(hào)，范圍為0-5V，對(duì)應(yīng)溫度范圍為0-100℃。w13.（15分）根據(jù)上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)采集電路，包括傳感器接口、信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并說明各部分的作用及參數(shù)選擇依據(jù)。材料：在智能儀器的軟件開發(fā)中，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)處理算法，對(duì)采集到的一系列溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以得到溫度變化趨勢(shì)和平均值。w14.（15分）請(qǐng)用偽代碼描述該數(shù)據(jù)處理算法的實(shí)現(xiàn)過程。w15.（15分）闡述智能儀器設(shè)計(jì)中軟件可靠性設(shè)計(jì)的重要性，并說明可采取哪些措施來提高軟件的可靠性。答案：w1.Bw2.Cw3.Cw4.Cw5.Aw6.Cw7.Bw8.Bw9.Bw10.Bw11.硬件電路設(shè)計(jì)主要步驟及要點(diǎn)：首先是需求分析，明確儀器功能、性能指標(biāo)等，確定所需芯片等元件。要點(diǎn)是準(zhǔn)確把握需求。其次是原理圖設(shè)計(jì)，合理布局元件，規(guī)劃信號(hào)流向等。要點(diǎn)是保證電路合理性。然后是PCB設(shè)計(jì)，考慮布線規(guī)則等。要點(diǎn)是減少干擾。最后是硬件調(diào)試，逐步排查問題。要點(diǎn)是耐心細(xì)致找出故障。w12.模數(shù)轉(zhuǎn)換主要指標(biāo)：分辨率，決定能分辨的最小模擬量變化，影響測(cè)量精度；轉(zhuǎn)換精度，反映實(shí)際轉(zhuǎn)換值與理論值偏差，影響測(cè)量準(zhǔn)確性；轉(zhuǎn)換速度，決定每秒能轉(zhuǎn)換的次數(shù)，影響實(shí)時(shí)性。分辨率越高、精度越高、速度越快，數(shù)據(jù)采集質(zhì)量越好。w13.傳感器接口用于連接溫度傳感器，將其輸出的模擬電壓信號(hào)引入。信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理，使其適合模數(shù)轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。參數(shù)選擇依據(jù)：根據(jù)傳感器輸出范圍選擇合適的放大倍數(shù)，根據(jù)干擾情況選擇合適的濾波參數(shù)，根據(jù)采樣頻率要求選擇合適的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。w14.```//定義溫度數(shù)據(jù)數(shù)組temperatureData[]//初始化變量sum=0count=0//遍歷溫度數(shù)據(jù)數(shù)組foreachtemperatureintemperatureDatasum=sum+temperaturecount=count+1endfor//計(jì)算平均值average=sum/count//分析溫度變化趨勢(shì)fori=1tocount-1iftemperatureData[i]>temperatureData[i+1]//下降趨勢(shì)處理elseiftemperatureData[i]<temperatureData[i+1]//上升趨勢(shì)處理endifendfor```w15.軟件可靠性設(shè)計(jì)重要性：智能儀器軟件若不可靠