第6章测试信号的记录

第6章测试信号的记录

重点：记录仪的类型、笔式记录仪和光线示波器的基本结构和工作原理、计算机记录的数据输入和输出方式及接口技术、虚拟仪器的基本概念。难点：光线示波器的振动子选择。“现代测试技术”

电子教案

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6.1常用的记录仪6.2计算机记录仪第6章测试信号的记录6.1常用的记录仪器6.1.1概述1记录仪器的作用

¤便于观察、显示

¤便于存储、多次使用2类型

¤按记录方式：显性：笔录仪、光线、电子示波器隐性：磁带、磁盘机、高速摄影仪

¤按信号特征：模拟、数字式■3记录仪的组成记录头记录介质：纸、感光纸带、磁带6.1.2笔式记录仪检流计式笔式记录仪允许最大信号频率≤125HZ6.1常用的记录仪器■电位计式笔式记录仪允许最大信号频率≤10HZ■6.1常用的记录仪器6.1.3光线示波器光线示波器的基本结构1光线示波器的组成与工作原理■6.1常用的记录仪器记录纸上的各个被记录信号时标直线：脉冲氙灯产生一定频率的闪光1S、0.1S、0.01S分格线：高压汞灯产生、形成数值处理■6.1常用的记录仪器振动子的结构原理2振动子系统的工作原理电磁转矩：MI=BnblI(t)cosθ扭转力矩：MG=Gθ惯性力矩：MJ=Jd2θ/dt2阻尼力矩：MC=Cdθ/dtMI=MG+MJ+MC■6.1常用的记录仪器振动子系统的特性：◆静态特性

Sθ：表示单位电流下偏转角的大小。提高Sθ，主要方法是提高磁感应强度B。2振动子系统的工作原理■6.1常用的记录仪器光点偏移量与电流的关系2振动子系统的工作原理■6.1常用的记录仪器★振动子系统的动态特性：

2振动子系统的工作原理■6.1常用的记录仪器其中：ω：输入电流信号的频率ξ：阻尼比η：圆频率比ωn：振动子固有圆频率2振动子系统的工作原理■6.1常用的记录仪器振动子系统动态特性图1.3.2振动子系统的工作原理■6.1常用的记录仪器■振动子的阻尼方式：▼油阻尼：fn＞400HZ▲电磁阻尼：fn≤400HZ2振动子系统的工作原理电磁阻尼■6.1常用的记录仪器

振动子的选用原则：﹡根据fn，ξ：ξ=0.7左右A(η)≥95%正弦波：fn=2fx

非陡前沿波：fn=10f基

＊I允：Ix≤I允2振动子系统的工作原理■6.2计算机记录仪器6.2.1信号输入和数据输出通道基本结构1.模拟信号多通道输入系统：⑴多通道共享采样/保持器和A/D转换器该结构适用于信号变化速度不高，对采样信号不要求同步。■1.模拟信号多通道输入系统：⑵多通道同步型数据采集系统该结构可用于多通道信号的相关分析，相位关系。■6.2计算机记录仪器1.模拟信号多通道输入系统：

⑶多通道并行数据采集系统

该结构适用于高速环境下数据采集，成本高，有利于分析相关性。■6.2计算机记录仪器1.模拟信号多通道输入系统：⑷主计算机管理的各通道独立变换和预处理的数据采集系统预处理S/HA/D单片机缓冲器预处理S/HA/D单片机缓冲器…PC机该结构适用于智能化传感技术和原距离传输。■6.2计算机记录仪器6.2计算机记录仪器6.2.1信号输入和数据输出通道基本结构

2.数据输出通道基本结构：

⑴多路模拟量输出通道①每路通道使用独立的DAC：CPU接口DACDACDAC该输出模式可以单独刷新，工作速度快，编程比较简单。■■6.2计算机记录仪器6.2.1信号输入和数据输出通道基本结构

2.数据输出通道基本结构：

⑴多路模拟量输出通道②多路通道共享一个DAC：CPU接口及通道选择S/HS/HS/H模拟开关DAC每个通道都要有足够的采样时间，工作速度慢，编程比较复杂，模拟开关和保持器都要引入一定的误差，其精度不高。■6.2计算机记录仪器6.2.1信号输入和数据输出通道基本结构

2.数据输出通道基本结构：

⑵开关量输出通道该通道具有抗干扰和输出的驱动能力。CPU锁存器驱动隔离地址译码………DBABWR■6.2计算机记录仪器6.2.2计算机记录中的接口技术

1.接口总线：指两个互相连接的系统之间的共同边界。接口：各个单元与总线相连的硬件部分，是与总线技术规范的适配接口电路。总线：连接系统各单元实现数据传递和信息联络的通信线路。⑴分类与特点①按系统结构的层次分1）芯片总线：芯片之间连接、也称元件级总线。2）内总线：连接各种插件板，组成完整的微机化仪器或系统，也称板级总线。如STD总线、多总线、IBMPC总线等。■6.2计算机记录仪器⑴分类与特点

①按系统结构的层次分3）外总线：实现仪器或系统之间的通信，以组成一个较大的系统，也称通信总线。如RS232、GPIB、Centronic总线。②按信息位传递方式分1）串行总线：RS232、RS422、RS423。实现远距离传送数据。2）并行总线：GPIB、Centronic。用于智能化仪器内部、近距离传送数据。

■6.2计算机记录仪器2.接口总线的应答通信方式

请求线：送出“数据准备好”信号。输入响应：表示数据已经读取。仪器接口接口微机数据读输入输入响应请求线回答线■6.2计算机记录仪器6.2.3数据的输入输出控制方式

输入与输出接口在微机与被控设备之间进行信息传递，对它的控制方式常有两种：1.程序控制方式：利用微机的I/O指令来控制设备的一种方式。1）无条件方式也称直接方式，当输入的数据一直有效或输出设备一直准备就绪时，可采用该方式。输接输入出口口口发光二极管……开关输入■6.2计算机记录仪器6.2.3数据的输入输出控制方式1.程序控制方式：

2）有握手信号（查询）的传送方式数据的输入输出是在程序控制下进行的。CPU首先要读设备的状态，检查设备是否准备就绪；如果设备没有准备好，程序就不断循环，反复询问，直到设备准备就绪才能退出循环，进行数据的输入或输出。在循环等待时，CPU不能处理其他任何事务，计算机的工作效率较低。但由于实现起来比较简单，在一些只需简单I/O设备时的小型系统中经常采用。准备就绪否？传送数据返回YN■6.2计算机记录仪器6.2.3数据的输入输出控制方式1.程序控制方式：

3）中断方式当外设就绪时，向CPU发出中断请求，然后CPU响应中断请求，把正在执行的程序暂时“中断”，而转到中断处理程序，完成数据传送的任务，再返回被中断的程序，继续执行。■6.2计算机记录仪器6.2.3数据的输入输出控制方式

2.数据通道（DMA）方式：

程序控制I/O方式，对于某些要求快速进行数据传送的设备如磁带机、CRT终端等，是不能满足传送速度要求的，因此采用数据通道方式时，即存储器直接存取（DMA）。

所谓“直接存取”，就是采用数据通道方式，不通过CPU，而在外部设备和存储器之间直接传送数据。DMA控制器与CPU自动保持联系，利用挪用的周期对存储器进行存储。节省了CPU的时间，加快了传送数据的速度。■6.2计算机记录仪器6.2.3数据的输入输出控制方式

2.数据通道（DMA）方式：

DMA的工作过程可分为2个步骤：1）DMA控制器的初始化：①设定数据传送方向；即要指定其状态寄存器中相应控制位的值。②设定地址寄存器的初值。即指定首地址，字记数寄存器的初值。2）DMA数据交换：①I/O设备或接口通过DMA控制器在DMAC在DMA请求线上向CPU发出DMA请求。■6.2计算机记录仪器6.2.3数据的输入输出控制方式

2.数据通道（DMA）方式：

DMA的工作过程可分为2个步骤：2）DMA数据交换：②DMA控制器把“DMA确认信号”转送给I/O设备和存储器，发出可交换数据的通知，然后在地址总线上发出一个事先设置的初始地址。③数据沿数据总线直接在I/O设备或接口与存储器之间传送，每传送一个字，DMA控制器的地址加1；字寄存器减1。如此循环，直至字寄存器减为0，数据传送完毕。■6.2计算机记录仪器6.2.4虚拟仪器电子测量仪器发展至今，大体分为四代：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。1.定义：

VI（VirtualInstrument）NI公司1986年提出。是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面的软件组成的测控系统；是一种由计算机操纵的模块化仪器系统。2.VI的硬件和软件系统1）硬件系统分为计算机硬件平台和测控功能硬件。虚拟仪器结构图■6.2计算机记录仪器6.2.4虚拟仪器2.VI的硬件和软件系统1）硬件系统计算机硬件平台可以是各种类型的计算机。如普通计算机、便携式计算机、工作站、嵌入式计算机等。测控功能硬件可分为GPIB、VXI、PXI、PC插卡式、USB外设等体系结构。2）软件系统VI的软件框架从低层到顶层，包括三部分：VISA库、仪器驱动程序、应用软件。VISA（VirtualInstrumentationArchitecture）虚拟仪器软件体系结构，实质就是标准的I/O函数库及其相关规范的总称。虚拟仪器体系结构■6.2计算机记录仪器6.2.4虚拟仪器2）软件系统VISA（VirtualInstrumentationArchitecture）虚拟仪器软件体系结构，它驻留于计算机系统之中，执行仪器总线的特殊功能，是计算机与仪器之间的软件层连接，以实现对仪器的程控。它对于仪器驱动程序开发者来说是一个可调用的操作函数集。仪器驱动程序是完成对某一特定仪器控制与通信的软件程序集。它是应用程序实现仪器控制的桥梁。每个仪器模块都有自己的仪器驱动程序，仪器厂商以源码的形式提供给用户。■6.2计算机记录仪器6.2.4虚拟仪器2）软件系统应用软件建立在仪器驱动程序之上，直接面对操作用户，通过提供直观友好的测控操作界面/丰富的数据分析与处理功能，来完成自动测试任务。还包括通用数字处理软件。对于虚拟仪器应用软件的编写，