机电测试技术 教学课件 作者 赵树忠多媒体课件第8章_计算机辅助测试技术.ppt

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1、第8章计算机辅助测试技术第8章计算机辅助测试技术学习目标学习重点掌握计算机辅助测试的特点及计算机辅助测试系统的组成原理，重点掌握以A/D转换器、D/A转换器为核心的计算机数据采集系统、模拟信号转换输出系统的工作原理及主要技术性能指标。对数字信号的处理与分析、计算机辅助测试系统设计、虚拟仪器及其开发平台LabVIEW有一定的了解。1.计算机辅助测试系统的组成原理。2.计算机数据采集系统的类型及特点。3.A/D、D/A转换器的工作原理及主要性能指标。4．数字信号处理的基本内容与方法。第8章计算机辅助测试技术几个术语:■计算机辅助设计（CAD，ComputerAidedDesign

2、）■计算机辅助制造（CAM，ComputerAidedManufacture）■计算机辅助测试（CAT，ComputerAidedTest）8.1.1计算机辅助测试的工作内容8.1概述■组成智能仪器■组成自动测控系统■组成虚拟仪器■测控系统的网络化第8章计算机辅助测试技术8.1.2计算机测控、测试系统的组成第8章计算机辅助测试技术8.2数据采集（DAQ）8.2.1数据采集过程数据采集过程就是把连续的模拟电压信号转换成离散的数字信号的过程，这些数字信号把原始模拟信号中所载有的有用信息保留下来。数据采集过程一般包括三个阶段：采样、保持、量化。第8章计算机辅助测试技术1.采样把随时

3、间连续变化的模拟电压信号转换成时间上离散（只在一系列离散的时刻有值）的模拟量的过程。采样实际上是把一个周期性脉冲序列与被采信号相乘，采样开关相当于一个乘法器。第8章计算机辅助测试技术采样后得到的时间离散信号采样定理：对一个具有有限频带宽度（）的连续信号进行采样时，采样频率至少应为被采信号中最高频率成分频率的两倍，即实际常取为第8章计算机辅助测试技术2.保持在量化期间，使其输出“定格”在采样开始瞬间采样器的输入电压值上，以减小量化误差。3.量化以一定的电压为基准电平，将采样、保持后的离散模拟电压转换成表示为基准电平整数倍的数字量。第8章计算机辅助测试技术8.2.2数据采集系统的

4、类型1.单通道数据采集系统第8章计算机辅助测试技术2.多通道独立型数据采集系统第8章计算机辅助测试技术3.多通道一般型数据采集系统第8章计算机辅助测试技术4.多通道同步型数据采集系统第8章计算机辅助测试技术8.2.3数据采集系统的主要组成环节1.前置放大器将输入模拟电压信号放大（或衰减）到A/D转换器可接受的范围内，并实现阻抗的匹配等预处理功能。2.多路选择开关“多选一”模拟电子开关，有多个输入端和一个输出端，由计算机来控制将其输出端与某一输入端接通。第8章计算机辅助测试技术3.采样保持器保证模拟输入信号的采样并保持A/D转换器的输入信号在一次A/D转换过程中保持不变。第8章

5、计算机辅助测试技术4.A/D转换器A/D（模-数）转换器（ADC），是把模拟电压量转换成对应数字量的装置，是计算机数据采集系统的核心环节。■A/D转换器的分类第8章计算机辅助测试技术■A/D转换器的工作原理第8章计算机辅助测试技术■A/D转换器的主要技术指标●分辨率●量程输出数字量变化一个字所对应的输入模拟电压的变化。例：对于8位ADC，若量程为0~5V，则分辨率可表示成5V/28=5000mV/256≈20mV或8位或1/28=1/256ADC所能转换的模拟输入电压的范围。单极性量程（如0~5V）双极性量程（如-10V~+10V）第8章计算机辅助测试技术●转换精度●线性误差

6、●转换速率实际转换结果相对于理想转换结果的偏差。绝对精度：用最低有效位（LSB）的倍数来表示。例如：±1LSB、±0.5LSB等。相对精度：用绝对精度除以量程所对应的最大输出数字量的百分数来表示。例如：0.1%、0.4%等。ADC的实际转换特性对理想线性转换特性的最大偏差。ADC在单位时间内可以完成的极限转换次数。例如：10000次/s（或10kHz）。也可用转换时间表示，例如：25μs（40kHz、40000次/s）。第8章计算机辅助测试技术8.3数字信号的处理与分析8.3.1数字信号处理数字信号处理的主要目的是为了使处理后的数字信号能真实地反映被测对象的相应状态，最大限度

7、地减小各种测量转换误差；数字信号分析的主要目的则在于合理地从数字信号中提取关于被测对象的有关信息。1.数字滤波●用软件实现，结果可靠性高、稳定性好。●可以实现截止频率极低（例如0.01Hz）的低通滤波。●数字滤波的方法多，使用灵活。特点第8章计算机辅助测试技术■算术平均值滤波对数字序列中的N个相邻的采样值取算术平均值，以该算术平均值（即滤波后的输出）作为信号在这N个采样点处的采样结果。适用于混有一般随机干扰的数字信号的滤波.注意：与实际采样间隔相比应充分地小！第8章计算机辅助测试技术■滑动（递推）平均值