电子测量课件第10章现代电子测量技术

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1、第十章现代电子测量技术本章要点:·自动测试系统的基本组成和发展概况·智能仪器和虚拟仪器·总线接口、测试软件·自动测试系统的集成发展方向自动化智能化网络化标准化自动测试系统（ATS---AutomaticTestSystem）：能自动进行测量、数据处理、传输，并以适当方式显示或输出测试结果的系统计算机辅助测试（CAT---ComputerAidedTest）系统10.1自动测试系统（计算机控制仪器）10.1.1自动测试系统（CAT平台）的基本组成通常，自动测试系统由下面五个部分组成：控制计算机测试软件总线与接口测控仪器测控对象10.1.2自动测试系统的发展概况自动测试技术源于二十世纪70年代，发

2、展至今大致可分为三代。1.第一代自动测试系统----专用型第一代自动测试系统多为专用系统，通常是针对某项具体任务而设计的。图10.2早期某型导弹的自动测试系统机辅助测试平台的系统结构2.第二代自动测试系统----台式仪器积木型第二代自动测试系统典型结构如图10.3所示。与第一代自动测试系统的主要不同在于：采用了标准化的通用可程控测量仪器接口总线（IEEE488）及可程序控制的仪器和测控计算机（控制器），从而使得自动测试系统的设计、使用和组装都比较容易。图10.3采用IEEE488标准接口总线的第二代自动测试系统3.第三代自动测试系统----模块化仪器集成型在第三代自动测试系统中，硬件部分大多是

3、通用的，配备不同的软件可以产生不同的激励信号和测试功能。第三代自动测试系统目前尽管还处于发展阶段。图10.6第三代自动测试系统组成示意图通用硬件综上所述第二代自动测试系统中带标准接口的程控仪器是其核心，后发展为既可以独立使用又可以组建自动测试系统的智能仪器。第三代自动测试系统中，计算机和测试工作站是第三代自动测试系统的核心，后发展为以虚拟仪器模式组建的自动测试系统或称CAT平台。下面先分别介绍智能仪器和虚拟仪器，然后介绍总线接口、信道和测试软件，最后通过几个例子介绍自动测试系统的集成。10.2智能仪器（计算机进入仪器）通常人们把内含微处理器和GPIB接口的仪器称为智能仪器，以区别于传统的电子测

4、量仪器。这种仪器具备通用的测试功能，可以单独使用，也可以通过GPIB接口，作为可程控仪器组建自动测试系统。本教材前面章节中介绍的DDS合成信号源、智能频率计和数字电压表等都属于智能仪器。图10.7智能仪器的硬件结构或信号源测试模块10.3虚拟仪器（仪器融入计算机）10.3.1虚拟仪器的基本概念和特点虚拟仪器通俗的定义：就是在通用计算机上加上一组软件和少量硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。这种看似计算机却是仪器的“仪器”被称为“虚拟仪器”。在虚拟仪器系统中，硬件较简单的通用平台，是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键．任何一个使用者

5、都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器受益和依赖于计算机技术。面板及相应的控件和指示器等，是由计算机内部强大的图形环境和在线帮助功能建立起来的虚拟面板所替代，人们称之为“软面板”；可共享计算机内部的软、硬件资源，并借助其完善的数据分析和处理能力，实现测试仪器所需的全部测试功能。1.虚拟仪器的一般结构图10.8虚拟仪器的一般结构2虚拟仪器与传统仪器的比较表10.1虚拟仪器与传统仪器的比较传统仪器虚拟仪器功能定义仪器厂家用户技术关键硬件软件功能升级固定通过修改软件进行增减开放性封闭基于计算机开放系统技术更新较慢较方便、快开发周期较长相

6、对快工作频率可达较高受限于A/D或D/A的速度应用领域通用测量、计量大多为测控系统价格较高价格较低且可重复利用使虚拟仪器不仅是图10.8这种一般结构形式。归纳起来当前虚拟仪器的构成方式主要有七种类型，如图所示。图10.9虚拟仪器的构成方式信号调理数据采集卡GPIB接口仪器VXI仪器PXI仪器串口（USB、RS232、单总线）仪器现场总线仪器（或设备）GPIB接口卡测控对象LabVIEWLabWindows/CVI其它软件开发平台PC机/工作站LXI仪器10.4接口总线及信道1.PC机系统并行I/O接口总线PC机内的主板上通常都提供有好几个插槽，这就是PC机的系统总线接口。这种总线种类和性能如表

7、10.3所示。表10.3几种总线性能总线PC/XTISA(AT)EISAPCIAGP推出时间1981年1984年1988年1993年1996年带宽/b88/163232/6464总线类型系统总线系统总线系统总线局部总线管线最高时钟频率/MHz88.33366以上蜂值数据传输率/Mbs-1533132264或更高带外设能力>12>12101个图形控制器2.PC机的串行接口总线表10.4四种串行接口总