《现代测试系统》PPT课件

1、电机与电器微机测试习惯把具有自动化、智能化、可编程化等功能的测试系统称为现代测试系统。1、智能仪器2、自动测试系统3、虚拟仪器1、智能仪器n n 所谓智能仪器是用以描画新的一代丈量仪器这类仪器仪表中含有微处置器、单片计算机或体积很小的微型机，有时亦称为内含微处置器的仪器或基于微型机的仪器。这类仪器，由于功能丰富又很乖巧，国外书刊中常简称为智能仪器。 智能仪器的特点智能仪器的特点 1具有自动校准的功能；具有自动校准的功能； 2具有强大的数据处置才干；具有强大的数据处置才干； 3具有量程自动切换的功能；具有量程自动切换的功能； 4具有操作面板和显示器；具有操作面板和显示器；5具有修正误差的才干；具

2、有修正误差的才干； 6有简单的报警功能。有简单的报警功能。自动校准功能普通仪器在运用前都要进展刻度校准。在运用中，随着仪表温度升高，元件的参数往往会发生变化，还有诸如电网干扰、噪声等要素的影响，原来校准好的形状会遭到破坏，导致前后丈量的数据不一致。智能仪器不仅可以自动校准还可以在丈量过程中定期校准。这样丈量的一致性条件校好，减小了误差。 智能仪器的普通构造：智能仪器的普通构造：一、在物理构造上，微型计算机内含于丈一、在物理构造上，微型计算机内含于丈量仪器。微处置器及其支持部件是整个量仪器。微处置器及其支持部件是整个测试电路的一个组成部分，但是，从计测试电路的一个组成部分，但是，从计算机的观念来

3、看，测试电路与键盘、算机的观念来看，测试电路与键盘、GPIB接口、显示器等部件一样，仅是计接口、显示器等部件一样，仅是计算机的一种外围设备。算机的一种外围设备。二、软件是智能仪器的灵魂。智能仪器的二、软件是智能仪器的灵魂。智能仪器的管理程序也称监控程序，分析、接受、管理程序也称监控程序，分析、接受、执行来自键盘或接口的命令，完成测试执行来自键盘或接口的命令，完成测试和数据处置等义务。软件存于和数据处置等义务。软件存于ROM或或EPROM. 智能仪器的根本组成 智能仪器任务过程1、微处置器接纳来自键盘或GPIB接口命令，解释并执行这些命令；2、微处置器经过接口发出各种控制信息给测试电路，以规定功

4、能、启动丈量、改动任务方式等，3、当测试电路完成一次丈量后，微处置器读取丈量数据，进展必要的加工、计算、变换等处置，最后以各种方式输出。2、自动测试系统、自动测试系统n一个自动测试系统，普通由四部分组成：第一是微机或微处置器，它是整个系统的中心；第二是被控制的丈量仪器或设备，称为可程控仪器；第三是接口；第四是软件。自动测试系统根本构成 (一)微机(或微处置器) 这是整个系统的中心。在软件控制下，微机控制够个自动测试系统正常运转，并对丈量数据进展某种方式的处置，如计算、变换、数据处置、误差分析等；最后将丈量结果经过打印机、显示器、磁盘磁卡或电表、数码显示等方式输出。 (二)可程控仪器或设备 在自

5、动测试过程中，丈量仪器或设备的任务，如丈量功能、任务频段、输出电平、量程等的选择和调理都是由微机所发控制指令的控制下完成的。这种能接受程序控制并据之改动内部电路任务形状，以及完成特定义务的丈量仪器称为仪器的可程序控制，简称可程控，或称程控仪器。显然程控仪器是组成自动测试系统的根本部分。(三)接 口q 一个自动测试系统中，各仪器和设备之间的接口的总体称为该自动测试系统的接口系统。显然，接口系统是自动测试系统到达自动测试目的，使自动测试系统各仪器和设备之间进展有效通讯的重要环节。q60年代中期以前，接口是公用的和非规范化的，即是专门为某一自动测试系统而设计制造的，设计和制造不具有反复性。 接口的主

6、要义务是在以下方面提供仪器与计算机衔接需求的兼容。 机械兼容 对接口的最简单的要求是提供机械兼容，就是要有适当的衔接器和它们之间的连线。 电磁兼容 接口的第二种作用是使计算机和探器之间有适配的电器特性即在逻辑电平方面要相符合。 数据兼容 一旦接口已使计算机和仪器实现了机械和电器兼备它们就能经过数据线交换电信号信息，但需求某种格式翻译，有种种编程才干的计算机通常能执行这种功能，思索到速度，往往把这个义务交给接口完成。 自动测试技术源于70年代，开展至今大致可分为三代，其系统组成构造也有较大的不同。第一代自动测试系统 第一代自动测试系统多为公用系统，通常是针对某项详细义务而设计的。其构造特点是采用

7、比较简单的定时器或扫描器作为控制器，其接口也是公用的。因此，第一代测试系统通用性比较差。自动测试系统开展历程自动测试系统开展历程v第二代自动测试系统第二代自动测试系统v 第二代自动测试系统典型方块图如下图。与第二代自动测试系统典型方块图如下图。与第一代自动测试系统的主要不同在于：采用了第一代自动测试系统的主要不同在于：采用了规范化的通用可程控丈量仪器接口总线规范化的通用可程控丈量仪器接口总线(IEEE 488)及可程序控制的仪器和测控计算机及可程序控制的仪器和测控计算机(控制控制器器)，从而使得自动测试系统的设计、运用和组，从而使得自动测试系统的设计、运用和组装都比较容易。装都比较容易。v第三

8、代自动测试系统第三代自动测试系统v 第二代自动测试系统虽然比人工测试显示出第二代自动测试系统虽然比人工测试显示出前所未有的优越性，但是在这些系统中，电子前所未有的优越性，但是在这些系统中，电子计算机并没有充分发扬作用，系统中仍是运用计算机并没有充分发扬作用，系统中仍是运用传统的测试设备传统的测试设备(只不过是配备了新的规范接只不过是配备了新的规范接口口)，整个系统的任务过程根本上还是对传统人，整个系统的任务过程根本上还是对传统人工测试的模拟。于是出现了虚拟仪器。工测试的模拟。于是出现了虚拟仪器。n虚拟仪器Virtual Instrument简称VI是计算机技术同仪器技术深层次结合产生的全新概念

9、的仪器，是对传统仪器概念的艰苦突破，是仪器领域内的一次革命。虚拟仪器是继第一代仪器模拟式仪表、第二代仪器分立元件式仪表、第三代仪器数字式仪表、第四代仪器智能化仪器之后的新一代仪器。虚拟仪器1 虚拟仪器的内部功能虚拟仪器的内部功能 丈量仪器的内部功能可划分为：输入信号的丈量、转换、数丈量仪器的内部功能可划分为：输入信号的丈量、转换、数据分析处置及丈量结果的显示四个部分。虚拟仪器也不例外，据分析处置及丈量结果的显示四个部分。虚拟仪器也不例外，但是实现上述功能的方式不同，下面按三个部分来表达。但是实现上述功能的方式不同，下面按三个部分来表达。1信号采集与控制功能信号采集与控制功能 虚拟仪器是由计算机

10、和仪器硬件组成的硬件平台，实现对信虚拟仪器是由计算机和仪器硬件组成的硬件平台，实现对信号的采集、丈量号的采集、丈量/转换与控制的。硬件平台由两部分组成：转换与控制的。硬件平台由两部分组成：1、计算机可以是笔记本计算机、计算机可以是笔记本计算机、PC机或任务站；机或任务站；2、仪器硬件：可以是插入式数据采集板含信号调理电路、仪器硬件：可以是插入式数据采集板含信号调理电路、AD转换器、数字转换器、数字 IO、定时器、定时器、DA转换器等，或者是转换器等，或者是带规范总线接口的仪器，如带规范总线接口的仪器，如 GPIB仪器、仪器、VXI仪器、仪器、RS232仪仪器等器等)。 (2)数据分析处置功能

11、虚拟仪器充分利用了计算机的存储、运算功能，并经过软件实现对输入信号数据的分析处置。处置内容包括进展数字信号处置数字滤波统计处置、数值计算与分析等。虚拟仪器比传统仪器以及以微处置器为中心的智能仪器有更强大的数据分析处置功能。 (3) 丈量结果的表达 虚拟仪器充分利用计算机资源如内存、显示器等，对丈量结果数据的表达与输出有多种方式，这也是传统仪器远不能及的。例如，虚拟仪器可以实现： 经过总线网络进展数据传输； 经过磁盘、光盘硬拷贝输出； 经过文件存于硬盘内存中； 计算机屏幕显示。VI构成要素构成要素n 虚拟仪器系统是由计算机、运用软件和仪器硬件三大要素构成的。计算机与仪器硬件又称为VI的通用仪器硬

12、件平台。n软件技术是虚拟仪器的中心技术。常用的仪器用开发软件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等。这些软件已相当完善，而且还在晋级、提高。以LabVIEW为例，这是基于图形化编程言语G的开发环境，用于如GPIB、VXI、PXI、PCI仪器及数据采集卡等硬件的系统构成，而且，具有很强的分析处置才干。1、编程设计图形化软件模块 提供图形化编程环境，经过调用控件、库函数原码模块进展仪器面板设计和数据分析处置。2、仪器驱动程序Instrument Drivers)与用户接口开发工具User Interface Development)规范软件模块。LabView软件组成虚拟仪器的

13、分类虚拟仪器的分类: :从技术开展的角度来看，虚拟仪器走从技术开展的角度来看，虚拟仪器走的是两条技术道路：的是两条技术道路：一条是向高速、高精度、大型自动测一条是向高速、高精度、大型自动测试设备试设备ATEATE方向开展，即方向开展，即GPIBGPIB19751975VXIVXI19871987PXIPXI19971997的开展道路；的开展道路；另一条是向高性能、低本钱、普及型另一条是向高性能、低本钱、普及型系统方向开展，即系统方向开展，即PCPC插卡插卡19871987并口式并口式19951995串口串口USBUSB19991999的的技术道路。技术道路。 虚拟仪器的开展随着微机的开展和采用

14、总线方式的不同，可分为五种类型：第一类：PC总线插卡型虚拟仪器这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与公用的软件如LabVIEW相结合。但是受PC机机箱和总线限制，且有电源功率缺乏，机箱内部的噪声电平较高，插槽数目也不多，插槽尺寸比较小，机箱内无屏蔽等缺陷。另外，ISA总线的虚拟仪器曾经淘汰，PCI总线的虚拟仪器价钱比较昂贵。第二类：并行口式虚拟仪器第二类：并行口式虚拟仪器最新开展的一系列可衔接到计算机并行口的测试最新开展的一系列可衔接到计算机并行口的测试安装，它们把仪器硬件集成在一个采集盒内。仪安装，它们把仪器硬件集成在一个采集盒内。仪器软件装在计算机上，通常可以完成各种丈量测器软件装在计算

15、机上，通常可以完成各种丈量测试仪器的功能，可以组成数字存储示波器、频谱试仪器的功能，可以组成数字存储示波器、频谱分析仪、逻缉分析仪、恣意波形发生器、频率计、分析仪、逻缉分析仪、恣意波形发生器、频率计、数字万用表、功率计、程控稳压电源、数据记录数字万用表、功率计、程控稳压电源、数据记录仪、数据采集器。它们的最大益处是可以与笔记仪、数据采集器。它们的最大益处是可以与笔记本计算机相连，方便野外作业，又可与台式本计算机相连，方便野外作业，又可与台式PCPC机机相连，实现台式和便携式两用，非常方便。由于相连，实现台式和便携式两用，非常方便。由于其价钱低廉、用途广泛，特别适宜于研发部门和其价钱低廉、用途广

16、泛，特别适宜于研发部门和各种教学实验室运用。各种教学实验室运用。GPIB总线(General Purpose Interface Bus), 即IEEE488通用接口总线,是HP公司在70年代推出的台式仪器接口总线, 因此又叫HPIB(HPInterfaceBus)。 该规范总线在仪器、仪表及测控领域得到了最为广泛的运用。这种系统是在微机中插入一块GPIB接口卡,经过电缆衔接到仪器端的GPIB接口。 当微机的总线变化时, 例如采用ISA或PCI等不同总线,接口卡也随之变卦,其他部分可坚持不变, 从而使GPIB系统能顺应微机总线的快速变化。由于GPIB系统在PC出现的初期问世, 所以有一定的局限

17、性。如其数据线只需8根, 用位并行、字节串行的方式传输数据,传输速度最高1y/,传输间隔20(加驱动器能达500) 。第三类 GPIB总线方式虚拟仪器第四类：第四类：VXIVXI总线方式虚拟仪器总线方式虚拟仪器VXIVXI总线总线(VME busextension for (VME busextension for instrumentation)instrumentation)。该总线是。该总线是VMEVME计算机总线计算机总线在仪器领域中的扩展在仪器领域中的扩展, , 其中其中VMEVME总线是一种工总线是一种工业微机的总线规范业微机的总线规范, , 主要用于微机和数字系统主要用于微机和数

18、字系统领域。领域。优点：系统具有小型便携、高速数据传优点：系统具有小型便携、高速数据传输、模块式构造、系统组建灵敏等特点。输、模块式构造、系统组建灵敏等特点。19981998年修订的年修订的2 02 0版本规范提供了版本规范提供了6464位扩展位扩展才干才干, ,使数据传输率最高进一步提高到使数据传输率最高进一步提高到8080y/y/。缺陷：组建缺陷：组建VXIVXI总线要求有机箱、零槽管理器总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造价比较高。及嵌入式控制器，造价比较高。第五类：第五类：PXIPXI总线方式虚拟仪器总线方式虚拟仪器PXIPXIPCI eXtensions for InstrumentationPCI eXtensions for In