电气测试技术 教学课件 作者 陈荣保 第05章 智能化电测技术.ppt

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1、第五章智能化电测技术5.1基本概念随着数字化技术的发展，原先各类基于模拟电路的测量方式及其测量仪表也在不断地提升，不仅采用数字技术，还逐渐采用嵌入式技术，通过微处理器/微控制器及其相关智能芯片（单片机），构成真正意义上的智能化电气测量仪表。优点：（1）电测技术的提高（2）数据处理技术的提高（3）工艺技术的提高（4）测试系统技术的提高5.2数字量参数测量以“数字”形式呈现的数字量电气参数，其核心内容是“电子计数器”。电子计数器的原理结构如下：电子计数器的应用：（1）时间值测量（2）频率值测量（3）相位测量（4）智能计数器5.3模拟量参数测量

2、采用数字化技术对模拟电工量和磁学量参数进行数字化测量，数字化测量的关键点选用A/D转换器（ADC）及其配套电路。ADC的输入信号是直流电压信号，所以采用ADC构成的测量仪表自身就是直流电压表。ADC的性能指标ADC是一种将模拟信号转换成相应数字信号的装置或器件。在实际转换过程中要尽可能保持被转换对象的数值大小和时间特征，特别是交流的高速信号，因此ADC具有的性能指标决定了A/D转换的品质。ADC的性能指标（1）分辨率（2）量化误差（3）转换时间（4）精度（5）漏码ADC的分类（1）跟踪计数型ADCADC的分类（2）单积分型ADCADC的分

3、类（3）双积分型ADCADC的分类（4）三积分型ADC（5）四积分型ADCADC的分类（6）逐次逼近型ADCADC的分类（7）∑-Δ型ADCADC的分类（8）并行比较型（闪烁型）ADC（9）LED数码输出ADC5.4模拟量的数字化测量合理选择ADC芯片后，还必须根据测量对象正确设计ADC外围的应用电路，通常包括模拟电路、数字接口电路、电源电路等部分。电压的数字化测量双极性到单极性转换电路电流的数字化测量被测电流流过一个已知阻值的精密电阻，通过测量电阻两端的电压，就能换算出电流。电阻的数字化测量（1）有源运算放大器（2）比较式仪表测量电阻，

4、即电桥法（3）无源电路测量法电容的数字化测量电容的测量主要根据电容在电路中的容抗来计算。电路的输出为交流信号，再转换到直流模式。电功率的数字化测量瞬时功率为瞬时电压与瞬时电流的乘积，在一个周期内取瞬时功率的平均值就得到平均功率P。所以，测量功率需要求出电压和电流的乘积。电功率的测量涉及到电压和电流两个参数，可以采用两组测量电路。电功率的数字化测量电功率测量可以按照下图电路来理解。内置电路通过标准电阻测得支路电流Is，然后与负载电阻上的压降U2相乘得到电功率5.4智能电测硬件技术智能电测技术主要是围绕智能芯片&智能电路而言，如下图所示。智能

5、化电测结构框图智能电测硬件技术的优点（1）测量精度高（2）能够自动校准（3）具有自诊断能力（4）允许灵活地改变电测仪表的功能（5）良好的稳定性（6）可靠性智能电测硬件技术的优点（1）测量精度高（2）能够自动校准（3）具有自诊断能力（4）允许灵活地改变电测仪表的功能（5）良好的稳定性（6）可靠性智能芯片（1）MCS51系列单片机（2）飞思卡尔系列单片机（3）PIC系列单片机（4）MSP430系列单片机（5）ARM系列单片机（6）DSP控制逻辑接口控制逻辑接口实际上就是可以编程的逻辑器件。有两类：固定逻辑器件和可编程逻辑器件。固定逻辑器件固定

6、逻辑器件中的电路是永久性的，它们完成一种或一组功能，一旦制造完成，就无法改变了。而用户在选用后如果应用要求发生了变化，就必须重新选择和开发设计。可编程逻辑器件（PLD）能够为客户提供范围广泛的多种逻辑能力、特性、速度和电压特性的标准成品部件，而且此类器件可在任何时间改变，从而完成许多种不同的功能。采用PLD的关键优点是在设计阶段客户可根据需要修改电路，直到对设计工作感到满意为止。20世纪80年代中期，又出现了扩展型复杂可编程逻辑器件（CPLD）和与标准门阵列类似的现场可编程门阵列（FPGA），它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及

7、适用范围宽等特点。前向通道在智能化测量系统中，ADC仅仅是一个转换环节，必须与“信号调理电路”组合，形成“前向通道”，完成现场信号的采集任务。所谓“前向通道”，就是对某一个被测量的模拟信号，经过滤波、运算放大器、采样保持电路和ADC，最终以数字形式输出的信号调理和转换通道。前向通道单通道数据采集系统前向通道多通道一般型前向通道多通道同步型前向通道多通道并行型显示器如果要时刻跟踪被测对象的变化，就需要实时过程显示。能够实时显示的显示器（或仪表）必能够显示离线的测试结果。本小节主要介绍实时过程显示中的4种显示方式。（1）状态显示（LED）（2

8、）指针指示（指针式仪表）（3）数字显示（LED和LCD）（4）平板显示（PDP，FED，OLED）总线接口总线（Bus）是仪表之间，特别是智能仪表中各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是