机电测试技术 教学课件 作者 赵树忠电子教案第15课.doc

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1、第15课■授课内容第8章计算机辅助测试技术8.1概述8.1.1计算机辅助测试的工作内容8.1.2计算机测控、测试系统的组成8.2数据采集8.2.1数据采集过程8.2.2数据采集系统的类型8.2.3数据采集系统的主要组成环节■课时数2课时■重点难点重点：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转换器的工作原理及主要性能指标。难点：A/D转换器的工作原理。■授课方式新课■所用教具无《机电测试技术》第15课8/8第8章计算机辅助测试技术学习目标掌握计算机辅助测试的

2、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。学习重点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。8.1概述几个术语：●计算机辅助设计（CAD，ComputerAidedDesign）●计算机

3、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●在传统测试仪器的基础上构成智能仪器（IntelligentInstrument）。●与测试系统一起构成自动测控系统，实现工程参数、过程的在线测试和自动控制。●以计算机及必要的硬件（数据采集卡等）为基础组成虚拟仪器。●测控系统的网络化。8.1.2计算机测控、测试系统的组成●前向通道及计算机系统构成了计算机测试系统●前向通道、计算机系统及

4、后向通道构成了计算机测控系统《机电测试技术》第15课8/8图8-1计算机测控系统的组成8.2数据采集（DAQ，DataAcquisition）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（若干个数字量）的过程。数据采集过程一般包括三个阶段：采样、保持、量化。1.采样把随时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的过程，采样开关（器）相当于一个乘法器。图8-2采样过程图8-3采

5、样器图8-4实际离散信号■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（采样周期的倒数，）至少应为被采信号中最高频率成分频率的两倍，即（8-1）称为被采信号的奈奎斯特频率，实际采样过程中通常将采样频率取为（8-2）2.保持在量化期间，使其输出“定格”《机电测试技术》第15课8/8在采样开始瞬间采样器的输入电压值上，从而保证量化的输入电压保持不变。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。8.2.2数据采集系统的类型1.单通道

6、数据采集系统图8-5单通道数据采集系统2.多通道独立型数据采集系统图8-6多通道独立型数据采集系统3.多通道一般型数据采集系统图8-7多通道一般型数据采集系统《机电测试技术》第15课8/84.多通道同步型数据采集系统图8-8多通道同步型数据采集系统数据采集卡：把数据采集系统的各部分（S/H、MUX、A/D、D/A等）全部集中在一个模块内所制成可插接的线路板。8.2.3数据采集系统的主要组成环节1.前置放大器作用：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

7、功能。2.多路选择开关作用：使多个通道可以分时共享系统的某些资源（如A/D转换器等）以实现分时测量、控制的目的。多路选择开关是“多选一”模拟电子开关，具有多个输入端和一个输出端，常用的多路选择开关主要是4选1、8选1和16选1。图8-9多路选择开关AD75063.采样保持器图8-10采样保持器《机电测试技术》第15课8/8作用：保证对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。4.A/D转换器A/D转换器即模-数转换器（AnalogtoDigitalConvert

8、er，简称ADC或A/D），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转换器的分类图8-11A/D转换器的分类目前应用比较广泛的A/D转换器主要是逐次逼近式、双积分式、并行式、计数式、和V/F（电压/频率）变换式等几种。■A/D转换器的工作原理图8-12逐次逼近式A/D转换器的工作原理■A/D转换器的主要技术指标●分辨率输出数字量变化一个字所对应的输入模拟电压的变化，即转换器所能分辨的模拟输入电压的最小变化值。例：对于8位、量程为0~5V的ADC