智能仪器与自动测量技术

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1、第10章智能仪器与自动测量技术10.1智能仪器与自动测量技术的发展历史10.2智能仪器与个人仪器10.3自动测试系统10.4虚拟仪器10.5网络化仪器与远程测控技术思考题1010.1智能仪器与自动测量技术的发展历史1.单机及专用系统阶段20世纪70年代，随着微电子技术的发展和微处理器的普及，以及计算机技术与电子测量技术的结合，出现了以微处理器为基础的智能仪器。它具有键盘操作、数字显示、数据存储与简单运算等功能，可实现自动测量，如智能化DVM、智能化RLC测量仪、智能化电子计数器、智能化半导体测试仪等。2.以标准接口和总线为主要特征的阶段进入20世

2、纪70年代末期，标准化的通用接口总线出现了，因而可利用GPIB、VXI等仪器系统总线将一台计算机和若干台电子测量仪器连接在一起，组成自动测试系统。在这种自动测试系统中，各设备都用标准化的接口和统一的无源总线以搭积木的形式连接起来。在这些仪器总线中，最具代表性的是GPIB总线和VXI总线。GPIB总线于1972年由美国惠普公司（HP，Agilent公司的前身）推出，后为美国电气与电子工程师学会（IEEE）及国际电工委员会（IEC）接受，又称IEEE-488总线。3.PC基仪器阶段进入20世纪80年代，计算机特别是个人计算机得到了广泛的普及与应用。在电子

3、测量领域，计算机与仪器之间的相互关系也在发生改变。在早期的自动测量系统中，仪器占据主要位置，而计算机系统起辅助作用；而到了GPIB仪器和VXI仪器阶段，计算机系统越来越占据着重要和主要地位。基于这种趋势，出现了“计算机即是仪器”的测试仪器新概念，诞生了个人仪器和虚拟仪器。个人仪器以个人计算机为核心，辅以仪器电路板和扩展箱，与个人计算机内部总线相连，在应用软件的控制下，共同完成测试测量任务。10.2智能仪器与个人仪器10.2.1智能仪器智能仪器是计算机技术与电子测量仪器紧密结合的产物，是内含微型计算机或微处理器,能够按照预定的程序进行一系列测量测试的测

4、量仪器，并具有对测量数据进行存储、运算、分析判断、接口输出及自动化操作等功能。1.智能仪器的特点仪器与微处理器相结合，使得软件替代了许多传统的硬件逻辑，带来更小的体积、更高的集成度、更直观方便和智能的显示与操作、更有效的数据存储处理与通信。同传统仪器相比，智能仪器具有以下几个突出特点：（1）以软件为核心，具有强大的控制能力。（2）具有强大的数据存储处理功能。（3）实现仪器功能多样化。（4）智能化、自动化程度高。2．智能仪器的基本结构智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件两大部分组成。1）智能仪器的硬件结构智能仪器的硬件部分主要

5、包括CPU、存储器、内部总线、各种I/O接口、通信接口、人机接口（键盘、开关、按钮、显示器）等，如图10.1所示。图10.1智能仪器的基本结构2）智能仪器的软件组成智能仪器的软件是其灵魂，整个测量工作是在软件的控制下进行的。没有软件，智能仪器就无法工作，软件是智能仪器自动化程度和智能化程度的主要标志。智能仪器的软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分。10.2.2个人仪器图10.2示出了一种在微机内部的扩展槽及微机外部的插件箱中都插入仪器卡的混合式个人仪器结构。图10.2个人仪器系统的构成10.3自动测试系统10.3.1自动测试系统的组成通

6、常，自动测试系统包括以下五部分：（1）控制器：主要是计算机，如小型机、个人计算机、微处理机、单片机等，是系统的指挥及控制中心。（2）程控仪器设备：包括各种程控仪器、激励源、程控开关、程控伺服系统、执行元件，以及显示、打印、存储记录等的器件，能完成一定的具体的测试及控制任务。（3）总线与接口：是连接控制器与各程控仪器、设备的通路，完成消息、命令、数据的传输与交换，包括插卡、插槽及电缆等。（4）测试软件：为了完成系统测试任务而编制的、在控制器上运行的各种应用软件，如测试主程序、驱动程序、数据处理程序，以及输入/输出软件等。（5）被测对象：随测试任务的

7、不同，被测对象往往是千差万别的，由操作人员通过测试电缆，接插件、开关等与程控仪器和设备相连。图10.3典型的GPIB自动测试系统10.3.2自动测试系统的总线1.GPIB总线GPIB总线于1972年由美国惠普公司（HP，Agilent公司的前身）推出，后为美国电气与电子工程师学会（IEEE）及国际电工委员会（IEC）接纳，又称IEEE-488总线。GPIB总线结构与连接如图10.4所示。图10.4GPIB标准接口总线系统结构与连接如图10.5所示，在一个GPIB标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络，至少有“讲者”、“听者”、“控者”三类仪器设

8、备，控者、讲者、听者被称为系统功能的三要素。图10.5GPIB接口