电子测量与常用仪器使用9

电子测量与常用仪器使用9第一页，共37页。9.1智能仪器9.1.1智能仪器的组成1．智能仪器的定义2．智能仪器的特点智能仪器与传统测量仪器的区别很多，最主要的特点是：(1)借助于传感器和变送器采集信息。(2)使用智能接口进行人机对话。(3)具有记忆信息功能。(4)能自动进行数据处理。(5)具有硬件软件化的优势。(6)具有自检、自诊断和自测试功能。(7)能自补偿、自适应外界的变化。(8)具有多种对外接口功能。第二页，共37页。3．智能仪器的组成智能仪器由硬件和软件两部分组成。4．智能仪器的硬件结构与功能微处理器MPU内部总线图9.1智能仪器的硬件结构程序存储器ROM数据存储器ROMI/O接口A/D变换器D/A变换器键盘显示接口键盘显示输入电路模拟执行器标准仪用通信接口外部仪用标准总线主机电路被测量模拟量输入输出人机接口通信接口第三页，共37页。（1）主机电路（2）模拟量输入输出通道（3）人机接口（4）通信接口5．智能仪器的软件与功能监控程序接口管理程序第四页，共37页。9.1.2标准接口总线（GPIB）1.GPIB标准接口系统GPIB标准接口包括接口与总线两部分。GPIB标准接口GPIB标准总线第五页，共37页。接口部分控/讲/听者（计算机）接口部分听/讲者（测量仪器）接口部分听者（信号源）接口部分听者（记录仪）用户编程DUT硬拷贝IFCATNEQIRENSRQDAVNRFDNDACDIO1DIO8～接口管理控制线数据挂钩联络线数据总线(a)GPIB标准接口总线结构1121324图9-2GPIB标准接口总线系统及GPIB24线总线插座仪器装置接口仪器装置本身第六页，共37页。2.GPIB标准接口总线的结构GPIB标准接口总线中的16条信号线按功能可以分为三组：（1）双向数据总线（2）数据挂钩联络线①DAV数据有效线②NRFD数据未就绪线③NDAC数据未收到线（3）接口管理控制线第七页，共37页。3.GPIB标准接口的功能 与传统的测量仪器相比较，智能仪器具有以下几个优点：1.具有较完善的可程控能力2.面板控制（本地控制）简单灵活3.输入输出方式灵活多样4.测量精度提高功能增多5.测量功能增多6．自动控制和自动调整能力增强第八页，共37页。9.2智能仪器的独特处理功能9.2.1硬件故障的自检功能1.开机自检2.周期性自检3.键盘自检9.2.2自动测量功能1.自动量程变换2.自动触发电平调节 可程控衰减器微处理器控制系统D/A变换器－∞++比较器触发探测器

输出第九页，共37页。3.自动零点调整功能4.自动校准功能第十页，共37页。9.3智能化数字电压表（DVM）

9.3.1智能化数字电压表（DVM）的组成和特殊性能智能化数字电压表（DVM）的组成（1）输入电路+∞+－运放+15V147kΩ1kΩ9kΩ21.6kΩS6S7S4S3S5S2S1.1S1.2100kΩ9．9MΩ100kΩHILO图9.6DVM的量程标定电路Uo100:1衰减器第十一页，共37页。①0.1V量程当S3、S5闭合时，其放大倍数Af及最大输出电压Uomax分别为：Af=（21.6+9+1）/1=31.6Uomax=0.1V×31.6=3.16V②1V量程当S5、S7闭合时，其放大倍数Af及最大输出电压Uomax分别为：Af=（21.6+9+1）/（9+1）=3.16Uomax=1V×3.16=3.16V③10V量程当S4、S6闭合时，放大电路被接成跟随器，放大倍数为1，然后输出又经分压，此时Uomax=10V×（9+1）/（21.6+9+1）=3.16V第十二页，共37页。④100V量程当S5、S7闭合时，同时继电器开关S1也闭合，使100:1衰减器接入，此时Uomax=100V×1/100×（21.6+9+1）/（9+1）=3.16V⑤1000V量程此时S1吸合，使100:1衰减器接入，同时S4、S6闭合，放大电路被接成跟随器，并使输出再经分压后输出，此时Uomax=1000V×1/100×（21.6+9+1）/（9+1）=3.16V⑥当S2、S3、S5闭合，S1吸合时，电路处于自测试状态，电路输出电压为－3.12V。仪器在自诊断时测量该电压，并与存储的数值相比较；若两者之差在6%内，即认为放大器工作正常。第十三页，共37页。（2）A/D变换器（3）键盘、显示器、打印机第十四页，共37页。2.智能化数字电压表的特殊性能（1）标定性能（2）指示相对误差（△%）性能（3）极限报警性能（LMT）（4）最大∕最小性能（5）比例性能（6）统计性能R=Ax+B

R=x/r

r=20lg(x/r)R=x/r

r=20lg(x/r)第十五页，共37页。9.3.2典型智能化数字电压表的主要性能指标与操作智能化数字电压表的主要性能指标（1）测量范围（2）分辨率与准确度（3）输入阻抗（4）抗干扰能力（5）显示位数（6）测量速率（7）控制方式（8）输出方式（9）数据处理能力第十六页，共37页。输入放大电路积分器比较器基准电压UR浮置控制逻辑量程控制光电耦合器CPU8080AROMRAM键盘接口显示器接口打印输出时钟键盘显示器模拟部分数字部分数据总线地址总线控制总线屏蔽保护模拟部分电源数字部分电源图9.8HG-1850微处理器DVM的原理框图A/D变换器第十七页，共37页。2.HG-1850型数字电压表的五种工作模式（1）测量模式（2）自检模式（3）编程模式（4）用户程序模式（5）自校准模式第十八页，共37页。Y设置初值M←1FFHM←M+1M=0?访问键盘编程?用户?自检?决定功能程序选开关量模拟变换修正误差数据处理?数据处理显示程序测校准参数编计算程序用户程序检查模拟单元正常?显示故障位置等待10s显示passYYYYNNNNNNYA第十九页，共37页。3.键盘与编程模式4.智能数字电压表的调整（1）采用全自动调整（2）只需调零，校准用外校（3）先调正、负平衡，再校准（4）先调零平衡，再自校准（5）调零、正负校准分别进行（6）开盖调整（7）调节零电流5．智能数字电压表的操作第二十页，共37页。下面以国产PZ115A型智能数字电压表为例，说明数字电压表的操作步骤。（1）开机状态（2）测量信号的输入端子电源指示灯按键显示器高端低端信号输入保护端(a)校准孔保险丝座GPIB接口GPIB地址开关电源输入CENTRONIC接口(b)

图9.11PZ115A型智能数字电压表的面板结构图第二十一页，共37页。（3）键盘功能的选择（4）自动校零和手动校零（5）连续取样和单次取样（6）测量最大值/最小值（7）极限判别功能第二十二页，共37页。9.4智能化数字存贮示波器9.4.1数字存贮示波器的性能特点和技术指标1．数字存贮示波器的性能特点数字存贮示波器的性能特点可以用八项来概括：（1）可长期存贮波形（2）可进行负延时触发（3）便于观测单次过程和突发事件（4）具有多种显示方式（5）便于数据分析和处理（6）可用数字显示测量结果（7）具有多种方式输出（8）便于进行功能扩展第二十三页，共37页。2．数字存贮示波器的主要技术指标数字存贮示波器的主要技术指标有如下几种：（1）采样速率（2）显示分辨力（3）存储长度9.4.2数字存贮示波器的工作原理1．数字存贮示波器的组成框图第二十四页，共37页。第二十五页，共37页。2．数字存贮示波器的读出显示方式数字存贮示波器的读出显示方式有5种。（1）存贮显示方式（2）刷新显示方式（3）滚动显示方式（4）双踪显示（5）X-Y显示方式第二十六页，共37页。3．数字存贮示波器的工作原理第二十七页，共37页。第二十八页，共37页。9.4.3数字存贮示波器的实际应用1．测量脉冲参数（1）测量脉冲上升时间第二十九页，共37页。UAUBtAtBt0第三十页，共37页。（3）测量脉冲宽度2．观察交流电源合闸时的过渡过程uttAtB100%50%AB0第三十一页，共37页。9.5自动测试系统与个人仪器9.5.1自动测试系统的发展与组成标准接口计算机标准接口可程控电子仪器标准接口可程控电子仪器标准接口可程控电子仪器标准接口打印机待测件标准总线图9-19第二代自动测试系统的组成框图第三十二页，共37页。第三十三页，共37页。9.5.2个人仪器1.个人仪器的结构形式仪器卡PC总线主板(a)PC总线主板仪器卡

(b)

第三十四页，共37页。2.个人仪器的组成（1）硬件组成地址译码电路控制电路接口芯片