計算機測試技術(1)

1、編輯ppt測試技術測試技術 計算機測試技術計算機測試技術(5)第八章第八章編輯ppt內(nèi)容內(nèi)容 n概述概述n數(shù)據(jù)采集技術數(shù)據(jù)采集技術n智能儀表系統(tǒng)智能儀表系統(tǒng)n虛擬儀器虛擬儀器編輯ppt1 1、概述概述 定義：計算機測試技術定義：計算機測試技術n以計算機為核心、完成測試任務的技術以計算機為核心、完成測試任務的技術n基于計算機的測試：測量、分析與處理基于計算機的測試：測量、分析與處理n核心：處理器、編程核心：處理器、編程 利用計算機的可編程快利用計算機的可編程快速處理和大容量數(shù)據(jù)管速處理和大容量數(shù)據(jù)管理功能理功能 適用：測點多、數(shù)據(jù)量適用：測點多、數(shù)據(jù)量大、監(jiān)測任務重、分析大、監(jiān)測任務重、分析要求

2、高（在線、遠程、要求高（在線、遠程、診斷、推理）診斷、推理）編輯ppt1 1、概述概述 組成組成n結(jié)構結(jié)構 傳傳感感器器 信信號號調(diào)調(diào)理理 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集 計計算算機機 軟軟件件 對對 象象 編輯ppt組成組成n硬件硬件o信號調(diào)理：隔離、放大、濾波信號調(diào)理：隔離、放大、濾波o數(shù)據(jù)采集：采集板數(shù)據(jù)采集：采集板/ /卡卡/ /器器 模擬開關、采樣保持、模擬開關、采樣保持、ADAD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換o計算機：計算機：PCPC、IPCIPC、CPCICPCI、VXIVXI1 1、概述、概述 傳傳感感器器 信信號號調(diào)調(diào)理理 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集 計計算算機機 軟軟件件 對對 象象 編輯ppt組成組成 n軟件軟件o采

3、集采集/監(jiān)測軟件監(jiān)測軟件o分析軟件分析軟件o數(shù)據(jù)庫管理軟件數(shù)據(jù)庫管理軟件 特點特點o成本優(yōu)勢：成本優(yōu)勢：PCPC資源資源o功能優(yōu)勢：數(shù)據(jù)處理量大、快速，分析手段豐富、靈活功能優(yōu)勢：數(shù)據(jù)處理量大、快速，分析手段豐富、靈活o發(fā)展優(yōu)勢：具有通用性和發(fā)展前景發(fā)展優(yōu)勢：具有通用性和發(fā)展前景1 1、概述、概述 編輯ppt典型框圖典型框圖放大器DC/DC模擬開關 FIFO緩存A/D采保 通道邏輯 定時計數(shù) 數(shù)據(jù)緩沖 地址邏輯 控制、狀態(tài)邏輯 晶振計算機計算機/軟件軟件信信號號調(diào)調(diào)理理ch1ch2ch3ch32傳傳感感器器組組數(shù)據(jù)采集時序控制時序控制硬件硬件采樣間隔采樣間隔/頻率；通道切換頻率；通道切換S/H

4、、A/D控制；觸發(fā)控制；觸發(fā)參數(shù)設定參數(shù)設定軟件軟件通道數(shù)；采樣間隔通道數(shù)；采樣間隔/頻率頻率采樣長度采樣長度N；采集方式；采集方式數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)讀取編程編程1 1、概述、概述 編輯ppt2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 模擬信號的數(shù)字化處理模擬信號的數(shù)字化處理p模擬信號的數(shù)字化模擬信號的數(shù)字化 ：將連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字信號的過程將連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字信號的過程 L-1 L-2 L-3 2 1 0 -1 -2 -L+2 -L+1 -L 量化階q x(t) t 采樣間隔t 0t 2t 3t 4t nt 連續(xù)無限長度連續(xù)無限長度離散有限點數(shù)離散有限點數(shù)編輯ppt2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)

5、據(jù)采集技術 模擬信號的數(shù)字化處理模擬信號的數(shù)字化處理F采樣：采樣：將模擬信號按一定的將模擬信號按一定的時間間隔時間間隔逐點取其瞬時值逐點取其瞬時值采樣采樣:基本問題：基本問題：采樣間隔采樣間隔/頻率、采樣長度頻率、采樣長度qtn.t)(. )()(0txktnxNk編輯ppt2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 模擬信號的數(shù)字化處理模擬信號的數(shù)字化處理F采樣采樣 x(t)(t-k)t t 2t3t 4t nt時間時間采樣間隔采樣間隔t時間序列時間序列t2t編輯ppt2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 模擬信號的數(shù)字化處理模擬信號的數(shù)字化處理F量化量化 L-1 L-2 L-3 2 1 0 -1 -

6、2 -L+2 -L+1 -L 量化階q x(t) t 采樣間隔t t 2t 3t 4t nt 幅值幅值|x(t)|M量程量程-M，M均分為均分為2L區(qū)間區(qū)間量化階量化階q=M/L如如M5V，L211則則q2.44mV編輯ppt2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 模擬信號的數(shù)字化處理模擬信號的數(shù)字化處理F量化：結(jié)果取決：量化：結(jié)果取決：q、t L-1 L-2 L-3 2 1 0 -1 -2 -L+2 -L+1 -L 量化階q x(t) t 采樣間隔t t 2t 3t 4t nt 量化序列量化序列0 (L-2).q(L-2).q(L-4).q2.q q3.q(L-4).q q-(L-3).q-(L

7、-3).q-2.q-4q-2.q0 1.t2.t3.t4.t.n. t編輯ppt模擬信號的數(shù)字化處理模擬信號的數(shù)字化處理F編碼：編碼：二進制編碼二進制編碼a1 最高有效位最高有效位MSB，取值，取值0、1an 最低有效位最低有效位LSB ，取值，取值0、1n A/D轉(zhuǎn)換器有效輸出數(shù)字量的位數(shù)轉(zhuǎn)換器有效輸出數(shù)字量的位數(shù)1212222nnDaaa 11111111bLSBMSB2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯ppt模擬信號的數(shù)字化處理模擬信號的數(shù)字化處理p采樣定理及頻率混淆采樣定理及頻率混淆F采樣定理采樣定理 解決原始信號解決原始信號不失真采集不失真采集的采樣頻率或采樣間隔選擇問題的采樣頻

8、率或采樣間隔選擇問題幾個重要采集參數(shù)幾個重要采集參數(shù)樣本：采集到的一段時域信號樣本：采集到的一段時域信號 樣本長度樣本長度 T=N. t，其中，其中N為采樣點數(shù)（長度）、為采樣點數(shù)（長度）、 t為采樣間隔為采樣間隔最高分析頻率最高分析頻率fx：模擬信號中所要分析的最高分量的頻率：模擬信號中所要分析的最高分量的頻率被采集的信號是頻率為被采集的信號是頻率為fr的單頻，則的單頻，則最高分析頻率最高分析頻率fx=fr一般情況下，被采集的往往是一復頻信號，則由需要定一般情況下，被采集的往往是一復頻信號，則由需要定fx由主頻（對應系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速）的幾倍頻來定由主頻（對應系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速）的幾倍頻來定fx，如，如

9、fx =5. fr采樣頻率采樣頻率fs ：模擬信號離散的速度模擬信號離散的速度每秒采集的點數(shù)每秒采集的點數(shù) 對于等間隔對于等間隔(t)采集，采集頻率采集，采集頻率fs為：為： fs= 1/ t . Hz2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF采樣定理采樣定理 為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中號采樣頻率必須至少為原信號中最高最高分析頻率的分析頻率的2 2倍倍每周期至少采集每周期至少采集2 2點點2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 xsxxsffftff).53(.21.2一般情況：香農(nóng)香農(nóng)(Sha

10、nnon)(Shannon)采樣定理采樣定理 編輯pptF采樣定理采樣定理 2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 原始信號原始信號 復原信號復原信號 原始信號原始信號 復原信號復原信號 采采 樣樣 脈脈 沖沖 序序 列列 離散過程離散過程 采采 樣樣 脈脈 沖沖 序序 列列 離散過程離散過程 每周期采集每周期采集 8 個點（最高分析頻率的個點（最高分析頻率的 8 倍）倍） 每周期采集每周期采集 2 個點（最高分析頻率的個點（最高分析頻率的 2 倍）倍） 編輯pptF頻率混淆：頻率混淆：fs2.fxfs2fx）正確采樣正確采樣 c、采集信號及譜圖（、采集信號及譜圖（fs2fx）欠采樣欠采樣頻率混疊

11、頻率混疊 fs fs fs fs fx fx 折疊頻率折疊頻率fd 折疊頻率折疊頻率 fd=fs/2大于大于fd的頻率混疊的頻率混疊 混疊無法事后消除混疊無法事后消除抗混疊措施抗混疊措施采集前濾去大于采集前濾去大于fd的的頻率頻率抗混疊濾波，抗混疊濾波，低通濾波頻率為低通濾波頻率為0 fd加大采樣頻率加大采樣頻率編輯ppt2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 數(shù)據(jù)的采樣與保持數(shù)據(jù)的采樣與保持F數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集具有具有N N個個采樣采樣區(qū)間區(qū)間為為t的量化過程的量化過程采集樣本：采集樣本：T=N.T=N.t t內(nèi)的量化過程：內(nèi)的量化過程： 啟動轉(zhuǎn)換啟動轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量A/D

12、轉(zhuǎn)換開始到結(jié)束時轉(zhuǎn)換開始到結(jié)束時保持保持輸入信號的電平不變輸入信號的電平不變保證轉(zhuǎn)換精度保證轉(zhuǎn)換精度保持電路保持電路A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能跟蹤跟蹤輸入信號的變化輸入信號的變化采樣電路采樣電路 采采樣樣間間隔隔t 采采樣樣間間隔隔t 編輯ppt數(shù)據(jù)的采樣與保持數(shù)據(jù)的采樣與保持F數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集基本單元基本單元多路開關多路開關程控放大程控放大采樣保持采樣保持AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換放大器DC/DC模擬開關A/D采保ch1ch2ch3ch322 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF多路開關多路開關功能功能 將將多路被測信號多路被測信號分別分別傳送到所傳送到所共用的共用的一路一路A/DA/D轉(zhuǎn)

13、換器轉(zhuǎn)換器進進行轉(zhuǎn)換行轉(zhuǎn)換以低成本實現(xiàn)多通道參數(shù)的采集以低成本實現(xiàn)多通道參數(shù)的采集類型類型多路開關（多到一）：多路開關（多到一）： 多路輸入到一路多路輸入到一路AD反多路開關（一到多）：一路反多路開關（一到多）：一路DA到多路輸出到多路輸出放大器DC/DC模擬開關A/D采保ch1ch2ch3ch32 Ui Uo T T Uc +4V -20V R1 R2 on S1 譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動 S2 S3 Sn 電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換 Ui1 Ui2 Ui3 Ui16 Uo Uc1 Uc2 Uc3 Uc16 23 22 21 20 on Uc 低電平，T 導通 高電平，T 截止 S1 譯碼驅(qū)動譯碼驅(qū)動 S2

14、S3 Sn 電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換 U01 U02 U03 U016 Ui Uc1 Uc2 Uc3 Uc16 23 22 21 20 2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF多路開關多路開關指標指標 導通與斷開電阻導通與斷開電阻 接通電阻為零接通電阻為零（實際（實際109 ）切換速度：一般切換速度：一般 1us1ns隔離：各通過之間的串擾，隔離：各通過之間的串擾，80db實例實例集成電路模擬開關集成電路模擬開關 ：結(jié)構緊湊、內(nèi)部有譯碼器、使用方面、轉(zhuǎn)：結(jié)構緊湊、內(nèi)部有譯碼器、使用方面、轉(zhuǎn)換速度快、壽命長等換速度快、壽命長等干簧繼電器：結(jié)構簡單、閉合接觸電阻小而斷開時阻抗高、不受干簧繼電器：結(jié)

15、構簡單、閉合接觸電阻小而斷開時阻抗高、不受環(huán)境溫度影響等環(huán)境溫度影響等放大器DC/DC模擬開關A/D采保ch1ch2ch3ch322 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF采樣保持采樣保持功能：對被測信號的功能：對被測信號的實時跟蹤實時跟蹤、精確取值精確取值 采集過程的兩個基本狀態(tài)：快采慢測采集過程的兩個基本狀態(tài)：快采慢測采集前的信號采集前的信號跟蹤跟蹤SS閉合閉合采集時刻的信號采集時刻的信號凍結(jié)凍結(jié)對固定信號進行量化對固定信號進行量化2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 放大器DC/DC模擬開關A/D采保ch1ch2ch3ch32 采采樣樣 保保持持 采采樣樣 保保持持 A/D A1 -

16、 - + + Vx 輸輸出出 CH S A2 - - + + Vc 編輯ppt2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 F采樣保持采樣保持 t1 t2 t3 t4 采采樣樣間間隔隔t 量化階q 模模擬擬信信號號 數(shù)數(shù)字字信信號號 S/H輸輸出出 采采樣樣保保持持 S/H 模模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換 A/D 時時刻刻 采采集集狀狀態(tài)態(tài) t1 跟跟蹤蹤/采采樣樣期期S/H 閉閉合合 t2+t3 保保持持期期S/H 斷斷開開 t3 數(shù)數(shù)摸摸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換，輸輸出出數(shù)數(shù)字字信信號號 t4 下下一一采采樣樣周周期期 跟跟蹤蹤/采采樣樣期期S/H 閉閉合合 采采集集周周期期：t1+t2+t3 、受限于 S/H 編輯ppt H

17、S H S H (0.10.01)% THS TAC (0.10.01)% TAP F采樣保持采樣保持指標：指標：捕捉時間捕捉時間TAC跟蹤跟蹤 S輸入值輸入值 ，取決于，取決于CH孔徑時間孔徑時間TAP H開關斷開開關斷開斷開速度斷開速度保持保持建立建立時間時間THS 開關斷開開關斷開穩(wěn)定穩(wěn)定衰減率衰減率 H內(nèi)內(nèi)VC的下降速率，漏電，負載的下降速率，漏電，負載SH2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯ppt數(shù)數(shù)模換技術模換技術FA/DA/D轉(zhuǎn)換器（簡稱轉(zhuǎn)換器（簡稱ADCADC）定義：將模擬量轉(zhuǎn)換為一定碼制的數(shù)字量的器件或裝置定義：將模擬量轉(zhuǎn)換為一定碼制的數(shù)字量的器件或裝置分類：分類：跟蹤比

18、較、跟蹤比較、逐次比較逐次比較、并行比較、雙積分、并行比較、雙積分 t V D/A輸輸出出信信號號 D/A變變換換器器 A 時時鐘鐘 比比較較器器 輸輸入入 邏邏輯輯控控制制 輸輸出出信信號號寄寄存存 數(shù)數(shù)字字輸輸出出 反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)觸觸發(fā)發(fā) 放大器DC/DC模擬開關A/D采保ch1ch2ch3ch32 極性判斷極性判斷 誤差控制誤差控制2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptFA/DA/D轉(zhuǎn)換器（簡稱轉(zhuǎn)換器（簡稱ADCADC）并行比較并行比較8個電壓等級：只用個電壓等級：只用7級級7個比較器：輸出個比較器：輸出I1I73位編碼數(shù)字量輸出位編碼數(shù)字量輸出2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯

19、pptFADCADC性能參數(shù)性能參數(shù)AD位數(shù)位數(shù)：二進制或二進制或BCDBCD碼的位數(shù)，如碼的位數(shù)，如1212位、位、1616位、位、2424位位分辨力分辨力: : 最低有效位數(shù)最低有效位數(shù)LSBLSB，也稱量化階，也稱量化階 如：如：1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器、量程轉(zhuǎn)換器、量程5V5V，則分辨率為：，則分辨率為： 量化誤差量化誤差：最大為：最大為1/2LSB1/2LSB，誤差分布為均勻分布，誤差分布為均勻分布轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間：完成一次：完成一次A/DA/D轉(zhuǎn)換的時間，倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換的時間，倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速度/ /通過率通過率轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度：實際實際ADCADC與理想與理想ADC AD

20、C 量化值上的差值量化值上的差值滿刻度范圍：滿刻度范圍： ADCADC所允許輸入電壓范圍，如所允許輸入電壓范圍，如5V5V其他參數(shù)：其他參數(shù)：零點和增益溫度系數(shù)、輸入電阻零點和增益溫度系數(shù)、輸入電阻11150.00244( )22LMqV12eq 1cycstf 2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF示例示例采用采用鐵鐵康銅康銅熱電偶進行溫度測量，在熱電偶進行溫度測量，在0-450的溫度范圍的溫度范圍內(nèi)輸出的電壓值是內(nèi)輸出的電壓值是0-25mV，若要求設計的測量裝置達到若要求設計的測量裝置達到0.1 的測溫分辨率，如何選的測溫分辨率，如何選A/D轉(zhuǎn)換器？轉(zhuǎn)換器？分析分析 0-4500

21、-450的溫度范圍對應測量范圍的溫度范圍對應測量范圍0-25mV0-25mV，即，即M=25mVM=25mV 最小分辨率：分辨最小分辨率：分辨0.1 0.1 ，對應電壓為，對應電壓為q q5.5 5.5 V V解題解題 M=25000V、 q5.5 V， 所以，所以，A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應該大于轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應該大于13位位16位位 q0.76 V1lg1132lg 2MqLMqL2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptFADCADC的選擇的選擇AD位數(shù)位數(shù) 位數(shù)：位數(shù)：12位、位、16位、位、24位位 精度：精度：0.5% 成本成本轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間 實際采樣間隔：采樣定理、采集方式實際采樣

22、間隔：采樣定理、采集方式 成本成本2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptA/DA/D通道方案確定通道方案確定考慮問題：考慮問題：多個模擬信號多個模擬信號性質(zhì)：快變、慢變；靜態(tài)、動態(tài)性質(zhì)：快變、慢變；靜態(tài)、動態(tài)采集效率采集效率成本成本不同的采集要求不同的采集要求分別采集：分別采集：信號之間沒有嚴格關系信號之間沒有嚴格關系并行采集：并行采集：同步同步放大器DC/DC模擬開關A/D采保ch1ch2ch3ch322 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF無采保的無采保的A/DA/D通道通道直接轉(zhuǎn)換直接轉(zhuǎn)換應用：直流應用：直流/ /低頻信號低頻信號輸入信號的輸入信號的最大變化率最大變化率：

23、 t一定，允許輸入信號變化速率的上限也就確定一定，允許輸入信號變化速率的上限也就確定 變化大信號的則要求變化大信號的則要求t小??；直流信號則要求；直流信號則要求t大大m ax./sqdUfttqd示例：示例：M10V、n12、 t0.1s變化率小于變化率小于0.05V/s的輸入信號，的輸入信號，采集前可不用加采保采集前可不用加采保1m ax0.05/2ndUMVsdttt放大器DC/DCA/D輸入Vi2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF帶采保的帶采保的A/DA/D通道通道應用：各種信號應用：各種信號輸入信號的輸入信號的最大變化率最大變化率： （取決于（取決于保持時間保持時間）采保采

24、保A/D A/D ADC ADCF帶采保的帶采保的A/DA/D通道通道多通道巡回采集、共享多通道巡回采集、共享A/DA/D通道通道每路信號的采樣每路信號的采樣間隔間隔ADCADC采樣間隔采樣間隔一次轉(zhuǎn)換一次轉(zhuǎn)換m a x/HqdtUd t放大器 FIFO緩存A/D采保ADC輸入Vit放大器模擬開關 FIFO緩存A/D采保ch1ch2ch3ch32ADC112C HsxtffnttCHadc在前一個通道的信號處于保持階段，就可以考慮通道的切換在前一個通道的信號處于保持階段，就可以考慮通道的切換2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF帶采保的帶采保的A/DA/D通道通道多通道巡回采集多通道

25、巡回采集兩個采樣間隔之間關系兩個采樣間隔之間關系 等速采集、巡回切換等速采集、巡回切換n n通道通道采樣間隔采樣間隔tCHA D CC Htt.C HA D CC HA D CA D Cstntttnfnf問題：問題：1010個通道輸入，每個通道采樣間隔為個通道輸入，每個通道采樣間隔為100100微秒，做等間隔微秒，做等間隔巡回采集，則要求巡回采集，則要求ADCADC的采樣間隔為多少的采樣間隔為多少？2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF帶同時采保的帶同時采保的A/DA/D通道通道偽并行偽并行采集采集每個每個t中，所有通道的信號電平先同時采樣保持，再巡回中，所有通道的信號電平先同時采

26、樣保持，再巡回采集，從而保證所有通道采集，從而保證所有通道嚴格同時刻采集嚴格同時刻采集。 每一通道（信號）采樣間隔：每一通道（信號）采樣間隔：t；信號采樣頻率；信號采樣頻率1 /tADC (最小最小)采樣間隔：采樣間隔： t /n ；ADC 采樣頻率采樣頻率n/t ADCch1ch2ch3ch32放大器模擬開關 FIFO緩存A/D采保采樣保持2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯pptF多通道并行多通道并行A/DA/D通道通道并行采集并行采集多塊低速的多塊低速的ADC芯片、嚴格同步采集芯片、嚴格同步采集獨立的通道，各通道間具有較好的隔離度獨立的通道，各通道間具有較好的隔離度性價比較高性價比較

27、高 ADC采樣間隔就是信號采樣間隔采樣間隔就是信號采樣間隔ADC 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ADC 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ADC 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ADC 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 FIFO 緩存緩存 并行 A/D Ch1 Ch2 Ch3 Ch16 啟 動 AD 數(shù)據(jù)總線 應用：應用：高速實時系統(tǒng)高速實時系統(tǒng)高頻信號采集高頻信號采集2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯ppt數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡/ /器器F指標指標lA/DA/D位數(shù)位數(shù)（也可表示分辨率）（也可表示分辨率）: :位數(shù)越多，量化誤差越小，分位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。常用有辨力越高。常用有8 8位、位、1010位、位、1212位、位、1616位等位等l最高

28、采樣頻率最高采樣頻率：夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的最高速度：夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的最高速度，即每秒完每秒完成信號轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)，對應的為成信號轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)，對應的為A/DCA/DC最小采樣間隔。一般最小采樣間隔。一般可編程控制。如最高采樣頻率可編程控制。如最高采樣頻率333KHz333KHz，則，則A/DCA/DC最小采樣間隔最小采樣間隔為為3 s3 s，可在，可在3s-500ms3s-500ms之間可控之間可控 l量程（輸入范圍）量程（輸入范圍）：A/DA/D轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換模擬信號的電壓范轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換模擬信號的電壓范圍。一般有圍。一般有 5V5V、10 V10 Vl精度精度: :反映輸出數(shù)碼的實際

29、模擬輸入電壓與理想模擬輸入電反映輸出數(shù)碼的實際模擬輸入電壓與理想模擬輸入電壓之差，定義滿量程下包含增益誤差、偏移誤差、非線性誤壓之差，定義滿量程下包含增益誤差、偏移誤差、非線性誤差，量化誤差等在內(nèi)的相對精度。如小于差，量化誤差等在內(nèi)的相對精度。如小于0.050.052 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯ppt數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡/ /器器F指標指標 模入通道模入通道：能巡回或并行進行采集的輸入通道數(shù)。對于巡回：能巡回或并行進行采集的輸入通道數(shù)。對于巡回采集：采集：8 8、1616、3232；對于并行采集：；對于并行采集：2 2、4 4、8 8 輸入阻抗輸入阻抗: :反映隔離信號源的能力。一般

30、大于反映隔離信號源的能力。一般大于100M100M 程控增益：程控增益：1 1、2 2、4 4、8 8、1616倍等（選項）倍等（選項） 任意設定采樣通道數(shù)任意設定采樣通道數(shù), , 可通道自動掃描采集可通道自動掃描采集 先進先出先進先出(FIFO)(FIFO)緩存緩存, , 可自動可自動數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊采集采集 觸發(fā)方式觸發(fā)方式: : 定時器觸發(fā)定時器觸發(fā), , 可外啟動采集可外啟動采集ch1ch2ch3ch32模擬開關振動慢變加速度2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯ppt數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡/ /器器F產(chǎn)品產(chǎn)品。PC/PCIPC/PCI總線數(shù)據(jù)采集板總線數(shù)據(jù)采集板。PC/PCMCIAPC/

31、PCMCIA總線數(shù)據(jù)采集板總線數(shù)據(jù)采集板。USB USB 總線數(shù)據(jù)采集模塊總線數(shù)據(jù)采集模塊NI PCI-6221 16Bit, 250kS/s, 16通道通道2通道通道DA（833kS/s) NI USB-9215高速串行總線：高速串行總線：USB2.0USB2.0只要有只要有USBUSB口，即插即用口，即插即用總線供電總線供電采樣速率可達采樣速率可達500kHz/s500kHz/sNI PCMCIA-51022通道并行采集通道并行采集采樣頻率采樣頻率20MS/s帶寬帶寬15 MHz輸入輸入50 mV5 V2 2、數(shù)據(jù)采集技術、數(shù)據(jù)采集技術 編輯ppt 數(shù)據(jù)采集技術數(shù)據(jù)采集技術p模擬信號數(shù)字化

32、：連續(xù)模擬信號模擬信號數(shù)字化：連續(xù)模擬信號離散數(shù)字信號離散數(shù)字信號采樣：采樣間隔、采樣長度采樣：采樣間隔、采樣長度量化：取采樣時間上的信號幅值量化：取采樣時間上的信號幅值幅值量化幅值量化編碼：二進制編碼編碼：二進制編碼p采樣頻率及頻率混疊采樣頻率及頻率混疊采樣定理：樣本、最高分析頻率、采樣頻率采樣定理：樣本、最高分析頻率、采樣頻率頻率混淆：折疊頻率、抗混疊措施（抗混疊濾波器、提高采樣頻率）頻率混淆：折疊頻率、抗混疊措施（抗混疊濾波器、提高采樣頻率）p數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集采樣保持：動態(tài)跟蹤采樣保持：動態(tài)跟蹤采集；固定取值采集；固定取值保持；保持；4 4個指標個指標ADAD轉(zhuǎn)換：將模擬量轉(zhuǎn)換為一定碼制

33、的數(shù)字量轉(zhuǎn)換：將模擬量轉(zhuǎn)換為一定碼制的數(shù)字量分類（分類（跟蹤、跟蹤、逐次、并行比較，雙積分）逐次、并行比較，雙積分）基本指標：位數(shù)、分辨率、轉(zhuǎn)換時間、精度基本指標：位數(shù)、分辨率、轉(zhuǎn)換時間、精度pAD通道方案通道方案無采保的無采保的A/DA/D通道：輸入信號的最大變化率通道：輸入信號的最大變化率帶采保的帶采保的A/DA/D通道：多通道巡回采集、并行采集通道：多通道巡回采集、并行采集ADAD采集間隔、每通道采樣頻率、采集卡指標采集間隔、每通道采樣頻率、采集卡指標回顧回顧)(. )()(0txktnxNk 采采樣樣間間隔隔t 采采樣樣間間隔隔t m a x./sqd Ufttqd編輯ppt定義定義含

34、有微計算機或微處理器的測量儀器含有微計算機或微處理器的測量儀器具有采集、存儲、分析、自動化操作等功能具有采集、存儲、分析、自動化操作等功能 精度、速度、測試能力和工作效率精度、速度、測試能力和工作效率3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)數(shù)字式測溫計數(shù)字式測溫計數(shù)字式超聲波探傷儀數(shù)字式超聲波探傷儀 振動采集分析儀振動采集分析儀 模擬式萬用表模擬式萬用表 編輯ppt基本特征基本特征測量過程軟件控制測量過程軟件控制測量過程測量過程量程切換量程切換極性判別極性判別調(diào)零放大調(diào)零放大過載保護過載保護結(jié)果輸出結(jié)果輸出狀態(tài)檢測狀態(tài)檢測實現(xiàn)實現(xiàn)硬件實現(xiàn)：硬件實現(xiàn)：結(jié)構、體積、成本結(jié)構、體積、成本軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)：

35、流程控制：流程控制轉(zhuǎn)換、邏輯、驅(qū)動轉(zhuǎn)換、邏輯、驅(qū)動自動化自動化 智能、靈活智能、靈活模擬式萬用表模擬式萬用表 數(shù)字式測溫計數(shù)字式測溫計3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt基本特征基本特征數(shù)據(jù)處理能力強數(shù)據(jù)處理能力強處理器的存儲、運算能力處理器的存儲、運算能力測量精度測量精度傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器手工事后數(shù)據(jù)處理、方法有限手工事后數(shù)據(jù)處理、方法有限主觀因素影響成分大主觀因素影響成分大智能儀器智能儀器軟件實現(xiàn)算法軟件實現(xiàn)算法標準偏差、曲線擬合標準偏差、曲線擬合在線修正在線修正自動補償自動補償結(jié)果直接結(jié)果直接存儲處理存儲處理數(shù)據(jù)的存儲、回放數(shù)據(jù)的存儲、回放數(shù)據(jù)再處理數(shù)據(jù)再處理深加工、多用途深加工、

36、多用途數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)采集和振動分析振動分析 3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt基本特征基本特征友好的人機交互方式友好的人機交互方式鍵盤鍵盤方便方便 輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)柔性測量輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)柔性測量輸入命令，選擇不同功能輸入命令，選擇不同功能顯示屏顯示屏直觀直觀運行情況、工作狀態(tài)、處理結(jié)果運行情況、工作狀態(tài)、處理結(jié)果 定時測量、設限報警、自動打印定時測量、設限報警、自動打印標準化接口標準化接口通信接口通信接口GPIB、RS232C、RS485 等等+PC機機自動遠程測量系統(tǒng)自動遠程測量系統(tǒng) 多相功率分析儀多相功率分析儀3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt硬件結(jié)構硬件結(jié)構微型計算機系

37、統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)實現(xiàn)儀器功能實現(xiàn)儀器功能信號輸入單元信號輸入單元信號調(diào)理信號調(diào)理A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 信號輸出單元信號輸出單元時序控制器時序控制器數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器功率放大功率放大人機交互設備人機交互設備輸入鍵盤輸入鍵盤輸出顯示輸出顯示通信接口通信接口3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt軟件功能軟件功能自檢模塊自檢模塊初始化模塊初始化模塊時鐘模塊時鐘模塊 監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊人機交互模塊人機交互模塊 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)處理模塊 控制決策模塊控制決策模塊信號輸出模塊信號輸出模塊通信模塊通信模塊3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt自動測量功能自動測量功能體現(xiàn)智能

38、化，支持儀器穩(wěn)定、可靠、高精度測量體現(xiàn)智能化，支持儀器穩(wěn)定、可靠、高精度測量p量程自動切換量程自動切換基本功能基本功能衰減器衰減器+放大器放大器+程控程控根據(jù)輸入信號的大小，合理確定衰減器的衰減系數(shù)和放大器根據(jù)輸入信號的大小，合理確定衰減器的衰減系數(shù)和放大器的放大倍數(shù)，使的放大倍數(shù)，使A/D轉(zhuǎn)換器得到盡可能大而又不超出其輸入轉(zhuǎn)換器得到盡可能大而又不超出其輸入范圍的信號范圍的信號 3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt自動測量功能自動測量功能體現(xiàn)智能化，支持儀器穩(wěn)定、可靠、高精度測量體現(xiàn)智能化，支持儀器穩(wěn)定、可靠、高精度測量p量程自動切換量程自動切換基本功能基本功能衰減器衰減器+放大器放大

39、器+程控程控n衰減器衰減器K1控制切換前置衰減控制切換前置衰減K3控制切換放大器輸出衰減控制切換放大器輸出衰減n放大器放大器K2控制放大器倍數(shù)控制放大器倍數(shù)n接口及開關驅(qū)動接口及開關驅(qū)動編碼：測量值和量程分檔比較編碼：測量值和量程分檔比較 控制驅(qū)動控制驅(qū)動K A + + 驅(qū)驅(qū) 動動 電電 路路 k1 R k2 R k3 P1.2 P1.1 P1.0 R +Vcc Vo 9.9M 100K 100K 9K 1K K2 K3 Vi K1 A B C D E F 3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯pptp零位誤差與增益誤差校正零位誤差與增益誤差校正自校零自校零 輸入短路，測量零位值輸入短路，測量

40、零位值自校準自校準 輸入接入基準電壓，建立輸入接入基準電壓，建立誤差校準模型誤差校準模型Vx放大放大電路電路A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換主機主機電路電路Vc短路短路輸入電壓輸入電壓基準電壓基準電壓3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯pptp非線性校正非線性校正解決電路的非線性問題解決電路的非線性問題傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器校正電路校正電路 輸入信號特性輸入信號特性 補償電路特性補償電路特性 輸出信號特性輸出信號特性智能儀器智能儀器a、插值法：、插值法：分段插值，多個靈敏度分段插值，多個靈敏度Sb、查表法：、查表法：特性曲線數(shù)值化特性曲線數(shù)值化c、曲線擬合：最小二乘法曲線擬合：最小二乘法 數(shù)表數(shù)表3 3、智能儀器系

41、統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯pptp溫度誤差的補償溫度誤差的補償硬件補償：線路復雜，成本高硬件補償：線路復雜，成本高軟件補償軟件補償：靈活多變：靈活多變增加溫度元件，測溫增加溫度元件，測溫溫度誤差模型：理論溫度誤差模型：理論/ /實驗獲取實驗獲取校正方程和校正值校正方程和校正值3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng) 特性曲線特性曲線 靈敏度：靈敏度： 輸出電壓輸出電壓 V 編輯pptp設計舉例設計舉例F目的目的/功能功能以單片機為核心設計計算機溫度、壓力實時采集監(jiān)視系統(tǒng)以單片機為核心設計計算機溫度、壓力實時采集監(jiān)視系統(tǒng)F性能指標性能指標F溫度溫度1測試范圍：測試范圍：0 C 120 C，超范圍聲光報警，超

42、范圍聲光報警1檢測精度：檢測精度：0.5 C F壓力壓力1測量范圍：測量范圍：0Pa3.92x105 Pa , 超范圍聲光報警超范圍聲光報警1檢測精度：檢測精度：1.96x103 Pa1顯示：顯示：9位位LED（顯示測量值：溫度顯示測量值：溫度41；壓力；壓力31）F檢測速度：每分鐘一次檢測速度：每分鐘一次3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯pptF設計設計 傳感器傳感器溫度溫度測試范圍：測試范圍：0 C 120 C、精度：、精度：0.5 C 熱敏電阻熱敏電阻變換變換/放大器：輸出放大器：輸出05V、對應滿量程、對應滿量程125 C壓力壓力測量范圍：測量范圍：03.92x105Pa 、精度：

43、、精度：1.96x103Pa電阻應變片電阻應變片橋路放大器：輸出橋路放大器：輸出05V、對應滿量程、對應滿量程4.90 x105Pa3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器溫度溫度M125 C 、分辨率、分辨率q0.5 C ：壓力壓力M 4.90 x105Pa 、 1.96x103Pa ： 應選擇應選擇10位位A/D轉(zhuǎn)換器，可以滿足精度要求轉(zhuǎn)換器，可以滿足精度要求1lg192lg 2MqLMqL1lg192lg 2MqLMqL3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt A/D通道方案通道方案檢測速度：每分鐘一次檢測速度：每分鐘一次逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換

44、器：10us100us溫度、壓力變化小溫度、壓力變化小不要保持電路不要保持電路8路模擬開關：切換速率要大于路模擬開關：切換速率要大于A/D轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 輸出通道輸出通道顯示：選用顯示：選用9位位LED、分段溫度、壓力、分段溫度、壓力報警輸出：開關量報警輸出：開關量共用一路聲光報警共用一路聲光報警 系統(tǒng)控制機系統(tǒng)控制機 單片機單片機8031：2個定時器個定時器長達長達1min的硬件定時的硬件定時 4KB ROM程序程序3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt 軟件編程軟件編程每每1分鐘調(diào)用一次監(jiān)測子程序分鐘調(diào)用一次監(jiān)測子程序監(jiān)測子程序監(jiān)測子程序8個通道均分個通道均分1分鐘分鐘依次完成依次

45、完成8通道的監(jiān)測任務通道的監(jiān)測任務每次監(jiān)測具體內(nèi)容：每次監(jiān)測具體內(nèi)容：選通模擬開關選通模擬開關AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換中值濾波中值濾波工程變換工程變換超限檢查超限檢查報警報警/顯示顯示3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng)編輯ppt3 3、智能儀器系統(tǒng)、智能儀器系統(tǒng) 系統(tǒng)結(jié)構系統(tǒng)結(jié)構輸入、調(diào)理輸入、調(diào)理輸出顯示輸出顯示控制、分析控制、分析量化量化編輯ppt測試領域面臨的主要挑戰(zhàn)：測試領域面臨的主要挑戰(zhàn)：成本增加、使用復雜成本增加、使用復雜o產(chǎn)品功能劇增，測試儀器不斷擴增產(chǎn)品功能劇增，測試儀器不斷擴增o不同階段使用不同精度、不同功能的模擬儀器不同階段使用不同精度、不同功能的模擬儀器o項目、產(chǎn)品轉(zhuǎn)向，造成投資浪費

46、項目、產(chǎn)品轉(zhuǎn)向，造成投資浪費o儀器互聯(lián)和綜合處理日益復雜儀器互聯(lián)和綜合處理日益復雜接口開發(fā)接口開發(fā)解決辦法：開放、標準解決辦法：開放、標準o硬件的標準化硬件的標準化資源共享資源共享o軟件的模塊化軟件的模塊化避免重復開發(fā)避免重復開發(fā)o系統(tǒng)的開放化系統(tǒng)的開放化儀器間的資源共享儀器間的資源共享o編程平臺的圖形化編程平臺的圖形化o硬件模塊的即插即用化硬件模塊的即插即用化4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯ppt用戶定義功能用戶定義功能 4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器廠商定義功能廠商定義功能虛擬儀器虛擬儀器用戶定義功能用戶定義功能Control PanelFlowPressure Alarm

47、ConditionsSTOPTemperature編輯ppt傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器 o廠商定義儀器功能廠商定義儀器功能o關鍵是硬件關鍵是硬件o開發(fā)與維護開銷高開發(fā)與維護開銷高o技術更新周期長（技術更新周期長（5 51010年）年）o價格昂貴價格昂貴o封閉、固定封閉、固定o功能單一、互聯(lián)有限功能單一、互聯(lián)有限o獨立設備獨立設備4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯ppt虛擬儀器：虛擬儀器： Virtual Instrumentation 在開放架構基礎上創(chuàng)建用戶定義的測試系統(tǒng)在開放架構基礎上創(chuàng)建用戶定義的測試系統(tǒng) o用戶定義功能用戶定義功能o關鍵是軟件關鍵是軟件軟件即儀器軟件即儀器o開發(fā)與維護費用低（軟件）

48、開發(fā)與維護費用低（軟件）o技術更新周期短（技術更新周期短（1 12 2年）年）o價格低、可復用與可重配置性強價格低、可復用與可重配置性強o開放、靈活，可與計算機技術保持同步發(fā)展開放、靈活，可與計算機技術保持同步發(fā)展o與網(wǎng)絡及其它周邊設備方便互聯(lián)與網(wǎng)絡及其它周邊設備方便互聯(lián)o面向應用的儀器系統(tǒng)面向應用的儀器系統(tǒng)4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯ppt“虛擬虛擬” 含義含義o虛擬的虛擬的儀器面板儀器面板o由軟件實現(xiàn)儀器的由軟件實現(xiàn)儀器的測量功能測量功能（軟件就是儀器）（軟件就是儀器）4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 以軟件代替硬件、以圖形代替代碼、以組態(tài)代替編程、以虛擬代替固定以軟件代替硬件、以圖形代替代

49、碼、以組態(tài)代替編程、以虛擬代替固定編輯ppt二者比較二者比較4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器虛擬儀器虛擬儀器儀器定義儀器定義廠家廠家用戶用戶功能設定功能設定功能特定，與其它功能特定，與其它設備連接受到限制。設備連接受到限制。面向應用的系統(tǒng)結(jié)構，可方便地與網(wǎng)面向應用的系統(tǒng)結(jié)構，可方便地與網(wǎng)絡設備、外設和其它設備連接。絡設備、外設和其它設備連接。關鍵環(huán)節(jié)關鍵環(huán)節(jié)硬件硬件軟件軟件開放性開放性封閉式系統(tǒng)，功能封閉式系統(tǒng)，功能固定，不能改變。固定，不能改變。基于計算機技術的開放式系統(tǒng)，靈活基于計算機技術的開放式系統(tǒng)，靈活的軟件功能模塊。的軟件功能模塊。性能價格比性能價格比低低高，可重復使用。

50、高，可重復使用。技術更新速度技術更新速度慢（周期慢（周期510510年）年）快（周期快（周期1212年）年）開發(fā)維護開發(fā)維護開發(fā)維護費用高開發(fā)維護費用高軟件結(jié)構，節(jié)省費用軟件結(jié)構，節(jié)省費用編輯ppt組成組成4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 硬件（電子線路）硬件（電子線路）硬件（電子線路）硬件（電子線路）硬件硬件（顯示器與旋鈕）（顯示器與旋鈕）硬件（電子線路）硬件（電子線路）計算機軟件（算法）計算機軟件（算法）計算機硬件計算機硬件（顯示器與虛擬旋鈕）（顯示器與虛擬旋鈕）傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器虛擬儀器虛擬儀器計算機系統(tǒng)資源計算機系統(tǒng)資源結(jié)果表達結(jié)果表達與儀器控制與儀器控制數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集信號處理信號處理功能功

51、能編輯ppt4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 計算機系統(tǒng)資源計算機系統(tǒng)資源標準總線標準總線I/O模塊模塊編輯ppt儀器硬件：儀器硬件：僅僅是為了解決信號的輸入輸出僅僅是為了解決信號的輸入輸出 p標準總線標準總線：協(xié)調(diào)各個模塊測試工作，如：協(xié)調(diào)各個模塊測試工作，如GBIP、VXIp模塊化模塊化I/O硬件硬件數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集信號條理信號條理聲音和振動測量聲音和振動測量運動控制運動控制分布式分布式I/OI/O4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯pptpDAQ（Data Acquisition）數(shù)據(jù)采集板數(shù)據(jù)采集板定時與控制能力：無定時與控制能力：無有大量支持板卡有大量支持板卡 直接利用標準的計算機總線、接口，

52、沒有儀器所需的總線性能直接利用標準的計算機總線、接口，沒有儀器所需的總線性能4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯pptpSCXI信號調(diào)理板、信號調(diào)理板、提高測試系統(tǒng)的質(zhì)量提高測試系統(tǒng)的質(zhì)量 Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation放大放大小信號、熱電偶（小信號、熱電偶（v v），提高系統(tǒng)信噪比），提高系統(tǒng)信噪比濾波濾波動態(tài)信號，消除噪聲、抗混疊動態(tài)信號，消除噪聲、抗混疊模擬模擬/ /數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器隔離隔離避免接地不當（造成測量不準、損壞避免接地不當（造成測量不準、損壞DAQDAQ板卡及板卡及VIVI統(tǒng)）統(tǒng)）o光隔離（光隔離（opti

53、caloptical）o磁隔離（磁隔離（magneticmagnetic）o電容隔離（電容隔離（capacitivecapacitive）o差分輸入、單點接地、專用隔離器件差分輸入、單點接地、專用隔離器件4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 信號調(diào)理棧信號調(diào)理棧o便攜、低成本便攜、低成本o多路調(diào)理多路調(diào)理:20:20o適合各種類型信號適合各種類型信號o每路調(diào)理可選每路調(diào)理可選o輸出可直接連輸出可直接連DAQDAQ編輯pptpGPIB（General Purpose Interface Bus） 通用接口總線（通用接口總線（IEEE488IEEE488儀器控制標準儀器控制標準）多臺協(xié)調(diào)工作 一種用于實驗室

54、、工業(yè)的數(shù)據(jù)采集和控制的標準總線一種用于實驗室、工業(yè)的數(shù)據(jù)采集和控制的標準總線8 8位的位的并行并行協(xié)議、傳輸率低于協(xié)議、傳輸率低于1 Mbytes/s1 Mbytes/s標準電纜標準電纜最多控制最多控制1414臺儀器臺儀器有大量支持其標準的儀器有大量支持其標準的儀器通過計算機，對傳統(tǒng)儀器功能的擴展和延伸通過計算機，對傳統(tǒng)儀器功能的擴展和延伸 4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 GPIB 電纜電纜編輯pptpVXI（VMEbus eXtensiona for InstrumentationVMEbus eXtensiona for Instrumentation ） 計算機控制的模塊化自動儀器系統(tǒng)計算

55、機控制的模塊化自動儀器系統(tǒng)oVMEVersatile BachVMEVersatile Bachplane Busplane Bus、萬用背板總線萬用背板總線 ( (可靠性極高，散熱性能好，易于安裝和移動可靠性極高，散熱性能好，易于安裝和移動) )o吞吐率：吞吐率：40MB/s40MB/s（VME80MB/sVME80MB/s）o8TTL8TTL觸發(fā)線、觸發(fā)線、8ECL8ECL邏輯信號邏輯信號o即插即用即插即用o有大量支持其標準的產(chǎn)品有大量支持其標準的產(chǎn)品政府、軍事、研究政府、軍事、研究o第一次構建尚需較大的投資強度第一次構建尚需較大的投資強度4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯pptpVXI（V

56、MEbus eXtensiona for InstrumentationVMEbus eXtensiona for Instrumentation ） 計算機控制的模塊化自動儀器系統(tǒng)計算機控制的模塊化自動儀器系統(tǒng)4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 主機箱主機箱背板總線背板總線oVME總線總線o時鐘和同步總線時鐘和同步總線o模塊識別總線模塊識別總線o觸發(fā)總線觸發(fā)總線o局部總線局部總線機械規(guī)范機械規(guī)范oEurocardo主動冷卻主動冷卻嵌入模塊嵌入模塊o0槽控制器槽控制器oA/D模塊模塊oD/A模塊模塊oI/O模塊模塊o.編輯pptpPXI（PCI eXtensions for Instrumentati

57、onPCI eXtensions for Instrumentation） 4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 bus編輯pptpPXI（PCI eXtensions for InstrumentationPCI eXtensions for Instrumentation） 4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 主機箱主機箱接口連接器接口連接器:2組組o32-bit PCIo64-bit PXI特性特性機械規(guī)范機械規(guī)范主動冷卻主動冷卻嵌入模塊嵌入模塊o系統(tǒng)槽模塊系統(tǒng)槽模塊oA/D模塊模塊oD/A模塊模塊oI/O模塊模塊o.總線上增加信號（總線上增加信號（PXI特性）特性）參考時鐘參考時鐘模塊同步模塊同步觸發(fā)總

58、線觸發(fā)總線8 8根（根（TTLTTL）事件、星形觸發(fā)線事件、星形觸發(fā)線觸發(fā)精確控制觸發(fā)精確控制局部總線局部總線1313根根高速高速TTLTTL或或0 024V24V模擬信號的相鄰模塊內(nèi)部傳遞模擬信號的相鄰模塊內(nèi)部傳遞編輯pptpLXI（LAN eXtension for Instrumentation LAN eXtension for Instrumentation ）網(wǎng)絡變遷：網(wǎng)絡變遷：以太網(wǎng)接口：一方面在不斷發(fā)展，以太網(wǎng)接口：一方面在不斷發(fā)展， 10/100/100010/100/1000 ，另一方面是，另一方面是100%100%向后兼容向后兼容 4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯pptp

59、LXI（LAN eXtension for Instrumentation LAN eXtension for Instrumentation ）通過網(wǎng)絡，實現(xiàn)測量模塊的協(xié)調(diào)工作通過網(wǎng)絡，實現(xiàn)測量模塊的協(xié)調(diào)工作網(wǎng)絡接口的價值：網(wǎng)絡接口的價值：用戶已認可，互聯(lián)和共享用戶已認可，互聯(lián)和共享定時同步：定時同步：IEEE 1588 IEEE 1588 引入引入 LANLAN，納秒級定時能力，納秒級定時能力LXI儀器等級儀器等級 等級等級C C：具有通過：具有通過LANLAN的編程控制能力，可以與其他廠家的編程控制能力，可以與其他廠家的儀器很好地協(xié)同工作的儀器很好地協(xié)同工作等級等級B B：擁有等級：擁有

60、等級C C的一切能力，并且加上了的一切能力，并且加上了IEEE1588IEEE1588網(wǎng)網(wǎng)絡實時同步標準絡實時同步標準等級等級A A：擁有等級：擁有等級B B的一切能力，同時具備硬件觸發(fā)能力的一切能力，同時具備硬件觸發(fā)能力4 4、虛擬儀器、虛擬儀器 編輯pptpLXI（LAN eXtension for Instrumentation LAN eXtension for Instrumentation ）寬度為寬度為482.6mm（19英寸）的標準機箱英寸）的標準機箱高度分高度分1U、2U、3U和和4U（單位（單位U44.45mm）LXI器件的最小單元是器件的最小單元是1U半寬度半寬度機箱機箱