电子测量与常用仪器的使用 王成安 9

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1、第9章智能化测量仪器与自动测量系统9.1智能仪器9.2智能仪器的独特处理功能9.3智能化数字电压表（DVM）9.4智能化数字存贮示波器9.5自动测试系统与个人仪器9.1智能仪器9.1.1智能仪器的组成1．智能仪器的定义2．智能仪器的特点智能仪器与传统测量仪器的区别很多，最主要的特点是：(1)借助于传感器和变送器采集信息。(2)使用智能接口进行人机对话。(3)具有记忆信息功能。(4)能自动进行数据处理。(5)具有硬件软件化的优势。(6)具有自检、自诊断和自测试功能。(7)能自补偿、自适应外界的变化。(8)具有多种对外接口功能。3．智能仪器的组成智能仪器由硬件和软件两部分组成。4．智能仪

2、器的硬件结构与功能微处理器MPU内部总线图9.1智能仪器的硬件结构程序存储器ROM数据存储器ROMI/O接口A/D变换器D/A变换器键盘显示接口键盘显示输入电路模拟执行器标准仪用通信接口外部仪用标准总线主机电路被测量模拟量输入输出人机接口通信接口（1）主机电路（2）模拟量输入输出通道（3）人机接口（4）通信接口5．智能仪器的软件与功能监控程序接口管理程序9.1.2标准接口总线（GPIB）1.GPIB标准接口系统GPIB标准接口包括接口与总线两部分。GPIB标准接口GPIB标准总线接口部分控/讲/听者（计算机）接口部分听/讲者（测量仪器）接口部分听者（信号源）接口部分听者（记录仪）用户

3、编程DUT硬拷贝IFCATNEQIRENSRQDAVNRFDNDACDIO1DIO8～接口管理控制线数据挂钩联络线数据总线(a)GPIB标准接口总线结构1121324图9-2GPIB标准接口总线系统及GPIB24线总线插座仪器装置接口仪器装置本身2.GPIB标准接口总线的结构GPIB标准接口总线中的16条信号线按功能可以分为三组：（1）双向数据总线（2）数据挂钩联络线①DAV数据有效线②NRFD数据未就绪线③NDAC数据未收到线（3）接口管理控制线3.GPIB标准接口的功能与传统的测量仪器相比较，智能仪器具有以下几个优点：1.具有较完善的可程控能力2.面板控制（本地控制）简单灵活3.

4、输入输出方式灵活多样4.测量精度提高功能增多5.测量功能增多6．自动控制和自动调整能力增强9.2智能仪器的独特处理功能9.2.1硬件故障的自检功能1.开机自检2.周期性自检3.键盘自检9.2.2自动测量功能1.自动量程变换2.自动触发电平调节可程控衰减器微处理器控制系统D/A变换器－∞++比较器触发探测器输出3.自动零点调整功能4.自动校准功能9.3智能化数字电压表（DVM）9.3.1智能化数字电压表（DVM）的组成和特殊性能智能化数字电压表（DVM）的组成（1）输入电路+∞+－运放+15V147kΩ1kΩ9kΩ21.6kΩS6S7S4S3S5S2S1.1S1.2100kΩ9．9MΩ

5、100kΩHILO图9.6DVM的量程标定电路Uo100:1衰减器①0.1V量程当S3、S5闭合时，其放大倍数Af及最大输出电压Uomax分别为：Af=（21.6+9+1）/1=31.6Uomax=0.1V×31.6=3.16V②1V量程当S5、S7闭合时，其放大倍数Af及最大输出电压Uomax分别为：Af=（21.6+9+1）/（9+1）=3.16Uomax=1V×3.16=3.16V③10V量程当S4、S6闭合时，放大电路被接成跟随器，放大倍数为1，然后输出又经分压，此时Uomax=10V×（9+1）/（21.6+9+1）=3.16V④100V量程当S5、S7闭合时，同时继电器开

6、关S1也闭合，使100:1衰减器接入，此时Uomax=100V×1/100×（21.6+9+1）/（9+1）=3.16V⑤1000V量程此时S1吸合，使100:1衰减器接入，同时S4、S6闭合，放大电路被接成跟随器，并使输出再经分压后输出，此时Uomax=1000V×1/100×（21.6+9+1）/（9+1）=3.16V⑥当S2、S3、S5闭合，S1吸合时，电路处于自测试状态，电路输出电压为－3.12V。仪器在自诊断时测量该电压，并与存储的数值相比较；若两者之差在6%内，即认为放大器工作正常。（2）A/D变换器（3）键盘、显示器、打印机2.智能化数字电压表的特殊性能（1）标定性能（

7、2）指示相对误差（△%）性能（3）极限报警性能（LMT）（4）最大∕最小性能（5）比例性能（6）统计性能R=Ax+BR=x/rr=20lg(x/r)R=x/rr=20lg(x/r)9.3.2典型智能化数字电压表的主要性能指标与操作智能化数字电压表的主要性能指标（1）测量范围（2）分辨率与准确度（3）输入阻抗（4）抗干扰能力（5）显示位数（6）测量速率（7）控制方式（8）输出方式（9）数据处理能力输入放大电路积分器比较器基准电压UR浮置控制逻辑量程控制光电耦