数据采集与处理

一．填空：

1.采集模拟量，转化成数字量，由计算机进行存储、处理、打印的过程称为 数据采集 。

2.按处理方式的不同，数据处理可分为 实时（在线）处理 和 事后（脱机）处理 两种类型。

3.按处理性质的不同，数据处理可分为 预处理 和 二次处理 两种类型。

4.评价数据采集系统性能优劣的标准有 采样精库 和 采样速度 。 5.模拟信号数字化包括 采样 、 量化 和 编码 三个过程。 6.采样时，若采样的点数过多，会导致占用大量的计算机 内存 。 7.为了保证采样信号不失真，采样频率不能低于模拟信号最高频率的 两 倍。

8.采样过程可以看作为 脉冲 调制过程。

9.当采样脉冲序列是方波脉冲时，采样称为 自然采样 。 10.当采样脉冲序列是冲激序列时，采样称为 冲激采样 。 11.采样信号频谱是模拟信号频谱的 无穷多 次搬移。 12.采样定理在fc? 21 时是不适用的。 Ts13.奈奎斯特频率是指采样频率的最 小 值。 14.奈奎斯特间隔是指采样周期的最 大 值。

15.当采样频率不满足采样定理时，会发生 频混 现象，造成失真。 16.对于频域衰减较快的信号，可以用 提高采样频率 的方法解决频混的问题。

17.对于频域衰减较慢的信号，可以用 削除频混滤波器 的方法解决频混的问题。

18.采样技术分为常规采样、 间歇采样 、 变频采样 和 下采样 四种。

19.采样控制方式分为 无条件采样 、中断方式、 查询方式 和 DMA方式 四种

20.A/D转换器的量化方法可分为“只舍不入”和 “有舍有入” 两种。

21.量阶等于常数的量化方法称为 均匀量化 。 22.量阶不等于常数的量化方法称为 非均匀量化 。

23.“只舍不入”量化时，量化误差只能是 正 误差，可以取0~q之间的任意值。

24.“有舍有入”量化时，量化误差可以取?qq~之间的任意值。 2225.A/D转换器的位数越多，量化误差越 小 。 26.十进制数327对应的BCD码是 001100100111 。

27.自然二进制代码10111010对应的格雷码是 11100111 。 28.格雷码11001010对应的自然二进制码是 10001100 。 29.自然二进制码01100111对应的折叠码是 10011000 。 二．单项选择

1.连续的模拟信号转换成离散的数字信号，需要经过几个断续过程（ A ）。

A)2 D)1

B)3

C)4

2.模拟信号数字化时，不需要的环节是（ C ）。

A)采样

B)量化

C)检波

D)

编码

3. 采样时，若Ts取的过大，将会发生模拟信号中高频成分被叠加到低频成分上的现象，称为（ C ）。

A)失真

B)误码

C)频混

D)

失调

4. 采样时，若采样过程不连续进行，而是时断时续，这种采样方法称为（ B ）。

A)常规采样

B)间歇采样

C)平顶采样

D)

冲激采样

5. 下列四种采样技术中，需要存储容量最大的是（ A ）。

A)常规采样

B)间歇采样

C)变频采样

D)

下采样

6.采样控制方式中，程序查询采样和中断采样都属于（ B ）。

A)无条件采样 B)条件采样 C)DMA方式采样 D)

自然采样

7.“有舍有入”量化时，若量阶等于1mv，则最大量化误差为（ C ）。

A)1mv D)0.25mv

B)2mv

C)0.5mv

8.模/数转换过程的最后阶段是（ C ）。

A)采样

B)量化

C)编码

D)

检波

9.BCD码001100111001对应的十进制的码（ B ）。

A)132 D)2427

B)339

C)75

三．简答

1.简述数据采集系统的任务和意义。

答：数据采集系统的任务是：（1）采集传感器输出的模拟信号，并转换成数字信号，然后送入计算机。（2）用计算机对数字信号进行处理。

数据采集系统的意义是：（1）在生产过程中，对工艺参数进行采集、监测，为提高质量、安全生产、降低成本提供信息。（2）在科学研究中，用来获取微观、 动静态信息。

2.什么叫二次数据？二次数据包括哪些？

答：二次数据是指对一次数据进行计算处理而得到的结果。二次数据包括：平均值、累计值、傅里叶变换、积分变换、变化率、差值、最大值、最小值等。 3.简述数据处理需要完成哪些任务。

答：数据处理需要完成的任务包括：剔除噪声和标量变换两方面。为了剔除噪声误差，可以使用滤波、采样判决等方法；通过标量变换，可以实现物理量真实值与归一化量化值之间的相互转化。

4.什么叫采样？采样频率如何确定？

答：从模拟信号中，使用适当的技术取得一系列离散值的过程称为采样。采样定理规定，为了保证采样信号保持原信号信息不失真，采样频率必须大于模拟信号最高频率成分的两倍。一般情况下，工程上使用两倍模拟信号最高频率的二到五倍做为采样频率。

5.试说明，为什么在实际采样中，不能完全满足采样定理所规定的不失真条件？ 答：因为在实际采样系统中，被采样的模拟信号频谱往往是无限的，只是当频率很高时，频谱成分很低可以忽略，而采样频率不可能无限高。所以，实际上采样过程多多少少会有些失真。

6.什么叫做量化？均匀量化中，量阶是如何确定的？

答：对采样值进行离散化、归一化的过程称为量化，通过量化，使采样值的值域变成离散的若干个点。在均匀量化中，量阶等于满量程电压FSR与最阶个数（2n）的商。 四．计算

1.对某种模拟信号x(t)进行采样，采样时间间隔Ts分别为4ms、8ms、16ms，试求出这种模拟信号的截止频率fc分别为多少？ 解：? fs?1?2fc TS ? fc?1 2TS1?125Hz 2TS1?62.5Hz 2TS1?31.25Hz 2TS当Ts?4ms时：fc?当Ts?8ms时：fc?当Ts?16ms时：fc?即：采样时间间隔Ts分别为4ms、8ms、16ms，模拟信号的截止频率fc分别为125赫兹、62.5赫兹、31.25赫兹。

2.均匀量化编码时，FSR=10V，编码位数n＝8。问：

（1）量阶为多少？

（2）当采样值等于4V时，量化值为多少？ 解：（1）? n=8、FSR=10 ? 量化阶数＝28?256

? q?FSR10??0.039 2n256 即：量阶为0.039V （2）

44?256??102.4?102 q10 即：4V采样值对应的最化值是102。

2.十三折线非均匀量化编码时，模拟量单极性，FSR=10V。问：

（1）最小量阶与最大量阶为多少？ （2）当采样值等于4V时，量化值为多少？ 解：（1）

? FSR=10，采用十三折线非均匀量化

? 量化段的电压范围如下表所示：

段号 电压 0 0~ 1 2 3 4 5 6 2.5 ~5 7 5 ~10 0.078125 0.15625 0.3125 0.625 1.25 范围 0.078125 ~0.15625 ~0.3125 ~0.635 ~1.25 ~2.5 ? 0

号段与1号段中的量化阶最小，其量阶值为：

0.078123?0.0048828125 165?0.3125 16 qmin?? 7

号段中的量化阶最大，其量阶值为：

qmax?即：最小量阶与最大量阶分别为0.0048828125与0.3125。

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