Гос. экзамен / ГОС_425 / ГОС / ЭТАЛОННЫЕ Вопросы

Всего - 27

ВСЕ СУПЕР - 15 ИЗМЕНИТЬ - 9 НеТУ - 3

Контрольное задание №1

Разработать электронный вольтметр переменного тока, обеспечивающий измерение напряжения от 1mV до 300 V с входным сопротивлением 1МоМ в диапазоне частот от 20Гц до 1МГц и основной погрешностью не превышающей 2%.

Выполните следующие задания и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

1.1. Приведите блок схемы электронных вольтметров переменного тока. Какая из блок-схем обеспечит выполнение указанных в задании характеристик.

1.2. Нарисуйте схему входного делителя электронного вольтметра. Какого должно быть его минимальное сопротивление, обеспечивающее заданное входное сопротивление электронного вольтметра? Запишите выражение для коэффициента передачи (деления) делителя напряжения и условие независимости его от частоты.

1.3. Как выбираются пределы измерения вольтметра? Определите пределы измерения вольтметра в соответствии с заданным диапазоном измерения. Как обеспечить необходимое количество пределов измерения?

1.4. С какой целью в схемах электронных вольтметров применяются преобразователи импеданса, что они собой представляют?

1.5. Из каких соображений выбирается коэффициент усиления усилителя электронного вольтметра?

1.6. На основе каких микросхем целесообразно выполнить усилитель (ОУ или микросхемы усилителей постоянного или переменного тока)?

1.7. Как можно преобразовать переменное напряжение в постоянное? Нарисуйте схему простейшего детектора, который целесообразно использовать.

1.8. Как можно повысить входное сопротивление усилителя?

1.9. Какие компоненты схемы вольтметра ограничивают значение нижней частоты измеряемого напряжения?

1.10. Какие параметры схемы ограничивают высшую рабочую частоту вольтметра?

Контрольное задание № 2

Разработать измерительный генератор, вырабатывающий сигналы в диапазоне частот 20Гц до 20кГц с изменяющимся дискретно и плавно выходным напряжением и различным выходным сопротивлением.

Выполните следующие задания и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

2.1. Приведите классификацию измерительных генераторов и их обозначения.

2.2. Приведите блок-схему измерительного генератора низкой частоты.

2.3. Какие типы задающих генераторов применяются в измерительных генераторах?

2.4. Приведите блок-схему задающего генератора на биениях и объясните принцип его работы.

2.5. Нарисуйте схему задающего генератора типа RС с фазобалансным мостом. Запишите условия установившегося режима генерации.

2.6. Какие устройства обеспечивают деление выходного напряжения измерительного генератора, сохраняя постоянным его выходное сопротивление? Приведите схему аттенюатора с постоянными параметрами звеньев.

2.7. Какой режим работы измерительного генератора с нагрузкой называется согласованным?

2.8. В каких диапазонах частот целесообразно использовать RС и LС автогенераторы?

2.9. В каких случаях целесообразно применять генераторы на биениях?

2.10. Что влияет на стабильность частоты выходного сигнала генераторов и как ее можно повысить?

2.11. Как можно изменять частоту автоколебаний RС автогенератора?

2.12. Для чего в составе автогенератора предусматривают элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой?

Контрольное задание № 3

Разработать универсальный мост для измерения R, L, С.

Выполните следующие задания и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

3.1. Какие методы измерения R, L, C используются при построении электронных измерителей сопротивления, индуктивности и емкости? Объясните их.

3.2. Нарисуйте простейшую схему четырехплечевого моста переменного тока. Запишите условия равновесия моста.

3.3. Запишите условия равновесия моста переменного тока через комплексные сопротивления, выраженные в полярных координатах. Объясните их.

3.4. Что представляет собой индикатор равновесия моста и какие функции он выполняет?

3.5. Как определяется относительная чувствительность мостовой схемы переменного тока по напряжению?

3.6. С помощью каких средств измерений осуществляется поверка шкал универсального моста?

3.7. Какой вход должен быть у усилителя сигналов мостовой цепи? Как его обеспечить?

3.8. Требуется ли стабилизация коэффициента усиления у усилителя мостовой цепи?

3.9. От чего зависит погрешность мостовой измерительной цепи?

3.10. Какие частоты целесообразно использовать при измерении R, L, C и почему?

Контрольное задание № 4

Разработать аналоговый автоматический прибор для измерения температуры с записью на диаграммной ленте.

Выполните следующие задания и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

4.1. Приведите классификацию регистрирующих аналоговых измерительных приборов в зависимости от типа структурной схемы.

4.2. Нарисуйте структурную схему автоматического прибора с астатической характеристикой. Объясните принцип действия прибора.

4.3. Назовите типы измерительных схем наиболее широко применяемых в автоматических приборах.

4.4. Какие функции выполняет обратный преобразователь в схемах

автоматических приборов?

4.5. Какие типы обратных преобразователей используются в автоматических приборах со статической и астатической характеристикой?

4.6. Какие требования предъявляются к усилителям регистрирующих приборов?

4.7. С помощью какого устройства осуществляется регистрация показаний автоматического прибора? Что включает в себя регистрирующее устройство?

4.8. Какой тип преобразователя используется для преобразования температуры в напряжение?

4.9. Какие методы регистрации используются в самопишущих приборах?

4.10. Какие типы электрических двигателей используются для перемещения носителя (диаграммной ленты), на котором производится регистрация показаний? Какие типы электрических двигателей используются для перемещения регистрирующего органа?

Контрольное задание № 5

Произвести анализ формы сигнала, проходящего через четырехполюсник, определить его входное и выходное напряжение, частоту, сдвиг фаз и коэффициент нелинейных искажений.

Выполните следующие задания и ответьте на вопросы, связанные с поставленной задачей.

5.1. Какие электронные приборы используются для наблюдения измерения и исследования формы сигнала и спектра?

5.2. Что такое электронный осциллограф, каковы его достоинства?

5.3. Нарисуйте и объясните структурную схему универсального электронного осциллографа.

5.4. Приведите простейшую схему генератора развертки.

5.5. С какой целью в электронных осциллографах применяется схема синхронизации? Какие виды синхронизации используются в осциллографах?

5.6. Какие параметры исследуемого сигнала можно измерить с помощью осциллографа? Произведите измерения этих параметров с помощью осциллографа С1-77.

5.7. Как измерить сдвиг фаз между входным и выходным напряжениями четырехполюсника с помощью осциллографа?

5.8. С помощью какого прибора можно измерить амплитуды гармонических составляющих несинусоидальных колебаний. Приведите структурные схемы анализаторов спектра.

5.9. Какими коэффициентами оценивается степень искажений синусоидальной формы напряжения, вносимых четырехполюсником? Какова связь между ними?

5.10. Приведите структурную схему измерителя нелинейных искажений и объясните его принцип действия.

Контрольное задание № 6

Разработать устройство контроля температуры в печи, в которой производится термообработка деталей. Номинальное значение температуры Т=90 С. Предложить метод контроля, выбрать первичный измерительный преобразователь, разработать структурную схему прибора и ее основные функциональные узлы. Выходной сигнал, подаваемый на регистрирующее устройство, должен соответствовать системе ГСП. Учесть, что регистрирующее устройство находится на значительном расстоянии от прибора.

В процессе подготовки и обоснования решения ответьте на следующие вопросы:

6.1. Назовите основные устройства для измерения температуры.

6.2. Назовите основные контактные датчики температуры.

6.3. Какой первичный преобразователь целесообразно использовать в данном устройстве?

6.4. Какие преимущества и недостатки у термометров электрического сопротивления?

6.5. Какие преимущества и недостатки у полупроводниковых датчиков температуры и какие физические явления использованы в них?

6.6. В каких случаях целесообразно использовать радиационные и оптические пирометры?

6.7. Какой вид будет иметь измерительная цепь при использовании в качестве датчика температуры: термопары; термометра электрического сопротивления?

6.8. Почему температуру концов термопары, называемых "холодным спаем" стремятся поддерживать неизменной?

6.9. Какие усилители электрических сигналов будете использовать для усиления сигнала термопары, сигнала термометра электрического сопротивления, измерительная цепь которого питается переменным током?

6.10. Какие преимущества перед усилителями с непосредственными связями имеют усилители постоянного тока, выполненные по структуре МДМ?

6.11. Какие электронные компоненты обычно используются в УПТ в качестве модуляторов напряжения постоянного тока и демодуляторов переменного напряжения?

6.12. Каким путем обеспечивается стабильность коэффициента усиления усилителя?

6.13. Почему усилители с дифференциальным входом менее чувствительны к помехам возникающим в проводах, с помощью которых источники сигнала подключаются ко входу?

6.14. Почему при передаче измерительных сигналов на большие расстояния выходные каскады устройств должны иметь высокое выходное сопротивление или на входе устанавливают преобразователи напряжение - ток?

6.15. Приведите структурную схему устройства и поясните выполнение ее основных функциональных узлов.

Контрольное задание № 7

Разработать устройство для измерения линейного перемещения детали в оптически непрозрачной среде с температурой 250°С. Диапазон перемещений 0 ÷ 5 мм. Выбрать датчик перемещения и разработать схему преобразования информационного сигнала. В качестве регистрирующего устройства использовать измерительный механизм магнитоэлектрической системы.

При подготовке и обосновании решения ответьте на вопросы:

7.1. Какие методы измерения перемещений целесообразно использовать при высокой температуре окружающей среды?

7.2. Можно ли применять в рассматриваемом случае оптоэлектронные датчики перемещений?

7.3. Какие из датчиков перемещений в указанных диапазонах работают надежно при температурах 250°С и выше?

7.4. С помощью какого конструктивного приема (приемов) нелинейную статическую характеристику индуктивных датчиков делают линейной?

7.5. Почему при создании точных измерительных устройств с индуктивными датчиками перемещений используют дифференциальные конструкции?

7.6. Нарисуйте измерительные цепи, в состав которых можно включить дифференциальный индуктивный датчик.

7.7. От какого источника энергии можно питать измерительную цепь датчика и нужно ли стабилизировать амплитуду, форму и частоту источников энергии?

7.8. Как увеличить выходной сигнал датчика перемещений?

7.9. Каким образом обеспечить постоянность коэффициента усиления электронного усилителя?

7.10. С помощью каких интегральных схем можно выполнить усилитель сигналов датчика. Нарисуйте укрупненную схему усилителя с коэффициентом усиления несколько тысяч.

7.11. Как можно уменьшить влияние внешних наводок, если измерительная схема датчика питается электрической энергией одной определенной частоты?

7.12. Как можно преобразовывать переменное напряжение, пропорциональное перемещению, в постоянный сигнал? Нарисуйте схему детектора, который примените при построении аппаратуры.

7.13. Как осуществляется расширение пределов измерения магнитоэлектрического вольтметра с заданным номинальным током?

7.14. Предложите конструкцию датчика перемещения и структурную схему устройства.

Контрольное задание № 8 Добавить зеленые вопросы !!

В канале ИИС датчик выдает сигнал в виде постоянного напряжения, которое может изменяться от нуля до 15 мВ. Источник ЭДС имеет большое внутреннее сопротивление (R₁1 кОм). Предложите структурную схему измерительного усилителя, который позволит получить приведенный температурный дрейф нуля менее мкВ/град. Выходное сопротивление должно быть минимально достижимым.

В процессе обоснования решения ответьте на вопросы:

8.1 Какая группа микросхем используется для усиления электрических сигналов постоянного тока?

8.2. Что понимается под напряжением смещения нуля операционных усилителей?

8.3. Для чего используются усилители постоянного тока типа МДМ и чем они отличаются от усилителей с непосредственными связями?

8._. Назвать основную техническую характеристику входного каскада на ОУ, обеспечивающим согласование с сопр., указанным в ТЗ. Предложите схему (Согласованы Rвых, волновое сопр кабеля, Rвх)

8.4. Какая из широко распространенных микросхем ОУ имеет структуру МДМ?

8.5. Каким образом входное сопротивление усилителя можно существенно увеличить?

8.6. Как получить стабильный коэффициент усиления усилителя при температурных и временных изменениях параметров входящих в него микросхем?

8.7. Как можно уменьшить выходное сопротивление усилителя?

8._. Предложите схему выходного каскада ОУ с минимальным Rвых

8.8. Зачем на входе усилителей медленно изменяющихся сигналов устанавливаются фильтры низких частот?

8.9. Если коэффициент усиления серийной микросхемы УПТ МДМ равен 10, то как увеличить общий коэффициент усиления усилителя?

8.10. Зачем на выходе УПТ МДМ устанавливают фильтр низких частот?

8.11. Требуется ли стабилизировать напряжения питания УПТ с непосредственными связями между каскадами и если требуется, то почему?

8.12. Как выбрать минимальную частоту работы модулятора при известной максимальной частоте входного сигнала?

8.13. Какой порядок максимальной частоты усиления УПТ МДМ?

8.14. Что такое температурный дрейф нуля и почему его значение меньше в усилителях типа МДМ?

8.15. Что такое временной дрейф нуля и вследствие каких причин он появляется у усилителей?

8.16. Каким уравнением характеризуется коэффициент усиления усилителя, охваченного цепью обратной связи с коэффициентом ОС, равным γ?

8.17. Нарисуйте структурную схему усилителя, обеспечивающего выполнение задания.

Контрольное задание № 9 0:40с Добавить зеленые вопросы !!

Разработать структурную схему ИИС для измерения деформации (в 10 точках) и температуры (в 10 точках) с цифровой обработкой измерительной информации. Датчики удалены на 3000м.

9._. Привести структурную сх ИИС, кот содержит датчики, вторичные преобразователи, модуляторы, ФБИсточники, КС, ФБПриемники (по Сапенко М.П.), устройство обработки и отображения информации 9._. Пояснить принцип работы многоканальной ИИС с общим КС без коммутатора.

9._. Какие накладные датчики используются для изменения малых механических деформаций

9._.Какие датчики температуры наиболее эффективно измеряют температуры 700гр. С и выше

9._.Какие функции выполняет вторичные преобразователи. Дать определение нормирующих преобразователей

9._.Какой вид модуляции осуществляет М1 и М2, приведите график частотно-разделенного спектра

9._.Какие функции выполняют ФБПриемники

9._. Как различаются симплексный и дуплексный КС. Дать определение

9._. Какие функции выполняет устройство обработки и индикации. Дать определение интерфейсам (програмные и аппаратные)

9._. Дать хор-ку ИИС радиального типа (RS-232 - радиальный)

9.1. Какие типовые функциональные узлы входят в состав измерительной системы?

9.2. Что такое "нормирующие усилители" и для чего они используются?

9.3. Что такое мультиплексоры и для чего они применяются?

9.4. Какими факторами определяется погрешность передачи напряжения коммутатором?

9.5. Каким образом аналоговые сигналы можно преобразовать в цифровой код?

9.6. Какие функциональные узлы следует применить для оперативного хранения цифровой информации об интересующих физических величинах?

9.7. Каков принцип действия регистров и из каких функциональных узлов они состоят?

9.8. С помощью какого широко распространенного функционального устройства можно осуществить решение дифференциальных уравнений в аналоговом виде?

9.9. Если вывод переработанной информации должен быть выполнен в аналоговом виде, то какой функциональный узел необходимо установить на выходе микропроцессора?

9.10. Какие устройства можно использовать для регистрации выходной информации?

9.11. Сколько разрядов обычно имеется у микросхем АЦП и ЦАП, выпускаемых отечественной промышленностью?

9.12. На основе каких компонентов выполнены микросхемы современных интегральных мультиплексоров?

9.13. Как целесообразнее строить управления работой подобной ИИС (с жесткой логикой или с программным управлением)?

9.14. Что такое интерфейс?

9.15. Какова структурная схема ИИС, соответствующая заданию?

Контрольное задание № 10

Разработать устройство для измерения статических деформаций в дисках турбины. Использовать проволочные тензорезисторы с сопротивлением 100 Ом.

В процессе подготовки и обоснования решения ответьте на вопросы:

10.1. Почему значения сопротивлений проволочных тензорезисторов изменяются при механических напряжениях?

10.2. Какую измерительную схему целесообразно использовать, если первичным измерительным преобразователем является тензорезистор?

10.3. Постоянным или переменным напряжением целесообразно питать измерительные цепи (с учетом необходимости значительного усиления сигнала)?

10.4. Нужно ли осуществлять стабилизацию по амплитуде напряжения питания измерительной цепи?

10.5. Если измерительная цепь питается переменным напряжением, то как можно улучшить помехозащищенность усилителя сигналов?

10.6. Как выполнить усилитель сигналов измерительной цепи так, чтобы внешние наводки оказывали минимальное влияние?

10.7. Как выбрать частоту напряжения питания измерительной цепи, если известна максимальная частота переменных измеряемых деформаций?

10.8. Нарисуйте возможную схему усилителя измерительных сигналов, выполненного на основе трех микросхем операционных усилителей?

10.9. Как можно преобразовать переменное выходное напряжение усилителя в постоянное? Нарисуйте простейшие схемы детекторов, которые позволяют осуществить преобразование измерительных сигналов переменного тока в постоянное напряжение.

10.10. Нарисуйте схему детектора средневыпрямленного значения с улучшенными характеристиками (за счет использования ОУ).

10.11. Как стабилизировать коэффициент усиления усилителя?

10.12. Как сгладить пульсации напряжения, имеющиеся на выходе детектора? Нарисуйте схему простейшего фильтра низких частот.

10.13. Какой функциональный узел следует установить после фильтра низких частот в случае, если регистрирующее устройство имеет малое сопротивление и потребляет большой ток.

10.14. Нарисуйте укрупненную принципиальную схему устройства, обеспечивающую выполнение задания.

Контрольное задание № 11 6:32 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать структурную схему ИИС с цифровым каналом измерения 10 сигналов переменного напряжения в диапазоне от 0 до 12 В. Датчики удалены друг от друга и от устройства обработки сигналов на 50м

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы.

11.1. Какова структура (содержит: Датчики, Втор Преобразователи, КС, Коммутатор, ФБУправления) и из каких основных функциональных блоков состоит структурная схема ИИС?

11._. Дать определение типа ИИС, структура которой хар-ся наличием нескольких КС

11.2. Назовите шкалу номинальных величин напряжений, используемых в приборах АСЭТ-Ш и принятых за стандартные.

11.3. Какие типы ОУ постоянного тока используются в измерительных устройствах?

11.4. Объясните назначение нормирующих усилителей в ИИС.

11.5. Какие типы коммутаторов используются в ИИС? Какие элементы РЭА применяются для из реализации

11.6. Какую функцию выполняют коммутаторы в ИИС? Дать определение измерительных коммутаторов

11.7. Назовите основные параметры коммутаторов.

11.8. Какие 3 основные схемы включения коммутаторов используются в Многоканальных ИИС?

11.9. Каково назначение АЦП в ИИС?

11.10. Какие типы АЦП обычно используются в ИИС?

11.11. Изложите принцип работы цифрового сравнивающего устройства?

11.12. Какие функциональные устройства входят в устройство сравнения?

Контрольное задание № 12 8:50 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать телеизмерительную систему с временным разделением каналов для измерения 8 постоянных токов с аналоговой обработкой информации с длиной канала связи, равной 3 км.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы.

12._. Привести схему требуемой ИИС мультиплицированной структуры, применив: Д – датчики; ВП – вторичные преобразователи; К – коммутатор; М – модулятор; КС – канал связи; ФБП – функциональный блок - приёмник; ЦАП; УС – устройство сравнения; ФБУ – функциональный блок управления; УОИ – устройство обработки и индикации.

12._. Какой тип коммутатора может быть использован в рассматриваемой ТИС, если суммарное время коммутации всех 8 каналов не должно превышать 1 мс? Ответ обосновать

12._. Как различаются симплексные и дуплексные КС?

12._. В какой части схемы реализуется временное разделение информационных сигналов многоканальной ТИС, если КС симплексный? Ответ обосновать.

12._. 5. Какой вид модуляции может использоваться при передаче сигнала на небольшие расстояния (до 3 км)

12._. Какова должна быть разрядность ЦАП для того, чтобы погрешность измерения не превышала 2?

12._. Изложить принцип работы аналогового сравнивающего устройства. На базе интегральных микросхем какого типа они выполняются?

12._. Каким уравнением характеризуется коэффициент усиления усилителя, охваченного цепью обратной связи с коэффициентом ООС, равным ?

12._. Привести схему инвертирующего усилителя на ОУ. Чему равен коэффициент усиления по напряжению?

12._. Как при помощи ЦАП генерируется ступенчато нарастающий сигнал?

12.1. Какова структура и из каких основных функциональных блоков состоит структурная схема ТИС?

12.2. В какой части ТИС осуществляется процесс измерения?

12.3. Какие способы разделения сигналов используются в ТИС?

12.4. Какой вид модуляции передаваемого сигнала используется при передаче сигнала на небольшие расстояния (до 3 км)?

12.5. Какие типы усилителей могут быть использованы для усиления сигнала постоянного тока?

12.6. Какой тип коммутатора может быть использован в рассматриваемой ТИС, если суммарное время коммутации всех 8 каналов не должно превышать 1 мс?

12.7. Из каких основных элементов состоит сравнивающее устройство?

12.8. Изложите принцип работы аналогового сравнивающего устройства.

12.9. Какие способы синхронизации работы передающей и приемной частей используются в ТИС?

12.10. Изложите принцип работы ЦАП.

Контрольное задание № 13 12:12 Добавить зеленые вопросы !!

Разработать мультиплицированную ИИС для измерения n величин переменного напряжения в диапазоне от 0 до 220 В.

При подготовке и обосновании решения ответьте на следующие вопросы.

13._. Привести структуру мультиплицированной n - канальной ИИС, содержащей: Д – датчики; ВП – вторичные преобразователи; КС – каналы связи; УС – устройства сравнения; ФБУ – функциональный блок управления. Пояснить принцип её работы.

13._. Для измерения каких величин используется ИИС мультиплицированной структуры? (однородных)

13._. В какой момент в мультиплицированных структурах ИИС производится отсчет значения измеряемой величины?

13._. В каких случаях в ИИС используются коммутаторы на полупроводниковых элементах; в каких – контактные ключи?

13._. Привести три основные схемы включения коммутаторов в многоканальных ИИС.

13._. Объяснить назначение нормирующих усилителей в ИИС

13._. Какими свойствами должны обладать усилительные устройства, использующиеся в ИИС в качестве нормирующих?

13._. Какие функции выполняет ЦАП в требуемой ИИС?

13._. АЦП каких типов преобразования используются в ИИС?