自動測試技術(shù)講稿第一章

自動測試技術(shù)講稿第一章第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日老師聯(lián)系方式

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第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日自動測試技術(shù)第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日

1.1測試系統(tǒng)的組成和特性

1.2基本測試技術(shù)的分類

1.3測試技術(shù)的自動化

1.4自動測試技術(shù)的發(fā)展

1.5自動測試系統(tǒng)的特點自動測試技術(shù)第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日1.3測試技術(shù)的自動化

在大規(guī)模生產(chǎn)和科學(xué)研究中，要求測試的項目和研究的問題也愈來愈多和復(fù)雜，不但工作量大，而且要求高，還常伴隨著大量的數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計運算的工作。在這種情況下，靠人工或功能簡單的儀器測試已經(jīng)無法適應(yīng)這種形勢的發(fā)展了，自然提出了測試技術(shù)的自動化問題。計算機技術(shù)、實時采樣技術(shù)、頻率合成技術(shù)的發(fā)展和成熟給自動測驗技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。近代檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和處理技術(shù)以及大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，尤其是單片計算機技術(shù)和計算機科學(xué)的飛速發(fā)展和成就，為測試技術(shù)的自動化提供了必要的技術(shù)條件和手段。

第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日一、自動測試系統(tǒng)的組成

自動測試：就是對研究對象的整個測試過程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理以及測試結(jié)果的顯示輸出等等都是在計算機統(tǒng)一控制下自動完成的。

自動測試系統(tǒng)

：實現(xiàn)某種測試任務(wù)的自動測試設(shè)備的總體就稱為“自動測試系統(tǒng)”，簡稱ATS(AutomatedTestSystem)。

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自動測試系統(tǒng)

：實現(xiàn)某種測試任務(wù)的自動測試設(shè)備的總體就稱為“自動測試系統(tǒng)”，簡稱ATS(AutomatedTestSystem)。

第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日二、自動測試系統(tǒng)的工作模式

實際上，自動測試系統(tǒng)是自動測試技術(shù)設(shè)備的總體概念，它包括硬設(shè)備和軟設(shè)備，系統(tǒng)也可大可小。小的自動測試系統(tǒng)可以僅由一臺智能測試儀器組成，它可以通過標準接口與其它測試設(shè)備進行聯(lián)接。大的系統(tǒng)可以由一臺計算機控制下的許多臺自動測試儀器組成設(shè)備系統(tǒng)。

不論哪種情況，自動測試系統(tǒng)的工作模式都是大體相同的，這就是

：

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(1)

用傳感器將電的或非電的被測物理量變換成電量或電信號，進而進行必要的放大和預(yù)處理，使之達到自動測試儀器所能接受的水平。

(2)

實現(xiàn)對被測信號的自動采集和數(shù)據(jù)處理。

(3)

按規(guī)定的方式對測試結(jié)果作出必要的判別和反饋，并能將測試結(jié)果自動顯示出來，有的儀器還能自報結(jié)果。

(4)

系統(tǒng)具有必要的自檢能力。

(5）有標準接口，可隨時參與組建成規(guī)模更大的測試系統(tǒng)。

自動測試技術(shù)與儀器設(shè)計就是要研究可以實現(xiàn)自動測試任務(wù)的各種測量技術(shù)和自動測試儀器及其系統(tǒng)的設(shè)計和組建方法。第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日1.4自動測試技術(shù)的發(fā)展

自動測試技術(shù)創(chuàng)始于1950年代。有一個研究計劃，它的最終目標是不必依靠任何有關(guān)的測試技術(shù)文件，由非熟練人員上機進行幾乎是全自動的操作，以電子計算機的速度完成各種必要的測試項目。通過靈活的程序編制，也可以適應(yīng)任何其它具體的測試問題。在當時條件下該計劃雖然花費了可觀的經(jīng)費，最終也遠沒有達到預(yù)期的目標。但是，自動測試技術(shù)的思想?yún)s很快為廣大測試技術(shù)工作者所接受。不久，這項技術(shù)就獲得了驚人的發(fā)展。

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從自動測試技術(shù)發(fā)展過程看，從1950年代至今大致經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段。第一代自動測試系統(tǒng)（1950年代-70年代初）第一代自動測試系統(tǒng)多為專用系統(tǒng)，通常是針對某項具體任務(wù)而設(shè)計的。如數(shù)據(jù)自動采集和自動分析，只能用于大量的要求重復(fù)、快速、高可靠和對人員健康有害又難于接近的測試場合。其結(jié)構(gòu)特點是采用比較簡單的定時器或掃描器作為控制器，其接口也是專用的。因此，第一代測試系統(tǒng)通用性比較差。第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第二代自動測試系統(tǒng)（1970年代初出現(xiàn)）

第二代自動測試系統(tǒng)典型方塊圖如下圖所示。第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日與第一代自動測試系統(tǒng)的主要不同在于：采用了標準化的通用可程控測量儀器接口總線(IEEE488)及可程序控制的儀器和測控計算機(控制器)，從而使得自動測試系統(tǒng)的設(shè)計、使用和組裝都比較容易。第二代自動測試系統(tǒng)，一般由四部分組成：第一是微機或微處理器，它是整個系統(tǒng)的核心；第二是被控制的測量儀器或設(shè)備，稱為可程控儀器；第三是接口；第四是軟件。第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日(一)微機(或微處理器)

這是整個系統(tǒng)的核心。在軟件控制下，微機控制夠個自動測試系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，并對測量數(shù)據(jù)進行某種方式的處理，如計算、變換、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等；最后將測量結(jié)果通過打印機、顯示器、磁盤磁卡或電表、數(shù)碼顯示等方式輸出。(二)可程控儀器或設(shè)備在自動測試過程中，測量儀器或設(shè)備的工作，如測量功能、工作頻段、輸出電平、量程等的選擇和調(diào)節(jié)都是由微機所發(fā)控制指令的控制下完成的。這種能接受程序控制并據(jù)之改變內(nèi)部電路工作狀態(tài)，以及完成特定任務(wù)的測量儀器稱為儀器的可程序控制，簡稱可程控，或稱程控儀器。顯然程控儀器是組成自動測試系統(tǒng)的基本部分。第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日(三)接口

一個自動測試系統(tǒng)中，各儀器和設(shè)備之間的接口的總體稱為該自動測試系統(tǒng)的接口系統(tǒng)。顯然，接口系統(tǒng)是自動測試系統(tǒng)達到自動測試目的，使自動測試系統(tǒng)各儀器和設(shè)備之間進行有效通信的重要環(huán)節(jié)。60年代中期以前，接口是專用的和非標準化的，即是專門為某一自動測試系統(tǒng)而設(shè)計制造的，設(shè)計和制造不具有重復(fù)性。第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日接口的主要任務(wù)是在下列方面提供儀器與計算機連接需要的兼容。機械兼容對接口的最簡單的要求是提供機械兼容，就是要有適當?shù)倪B接器和它們之間的連線。電磁兼容接口的第二種作用是使計算機和探器之間有適配的電器特性即在邏輯電平方面要相符合。數(shù)據(jù)兼容一旦接口已使計算機和儀器實現(xiàn)了機械和電器兼?zhèn)渌鼈兙湍芡ㄟ^數(shù)據(jù)線交換電信號信息，但需要某種格式翻譯，有種種編程能力的計算機通常能執(zhí)行這種功能，考慮到速度，往往把這個任務(wù)交給接口完成。第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第三代自動測試系統(tǒng)——智能儀器儀表（1980年代初出現(xiàn)）隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器、單片計算機開始推廣應(yīng)用，人們開始用微處理器來設(shè)計儀器儀表。由于微處理器和單片計算機具有強大的數(shù)據(jù)運算能力和數(shù)據(jù)處理能力，因此，這種新型的儀器無論在性能和綜合測試能力方面都比傳統(tǒng)儀器儀表強的多。有些用傳統(tǒng)儀器無法測試的參數(shù)或需要人工計算才能得到結(jié)果，現(xiàn)在可以借助計算機的推演運算直接得到。因此人們常稱這類新型儀表為“智能儀器”或“智能儀表”。這種儀器一般都配有標準接口，可以參與自動測試系統(tǒng)的組建。第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日智能儀器的一般結(jié)構(gòu)：一、在物理結(jié)構(gòu)上，微型計算機內(nèi)含于測量儀器。微處理器及其支持部件是整個測試電路的一個組成部分，但是，從計算機的觀點來看，測試電路與鍵盤、GPIB接口、顯示器等部件一樣，僅是計算機的一種外圍設(shè)備。二、智能儀器的管理程序也稱監(jiān)控程序，分析、接受、執(zhí)行來自鍵盤或接口的命令，完成測試和數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。軟件存于ROM或EPROM。軟件是智能儀器的靈魂。第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日圖0-7示出了它的組成原理圖，圖中測量系統(tǒng)一般指信號放大器和調(diào)理器。ADC部件將被測模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。計算機將測量得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過必要的處理運算之后，就可以通過輸出部件將結(jié)果顯示出來。智能儀器的所有功能操作都是通過鍵盤實現(xiàn)的，這也是它區(qū)別于一般傳統(tǒng)儀器的主要特點之一。近年來已有人將語音技術(shù)應(yīng)用于智能儀器，實現(xiàn)了測試結(jié)果的自報。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日

智能儀器的特點（1）具有自動校準的功能；（2）具有強大的數(shù)據(jù)處理能力；（3）具有量程自動切換的功能；（4）具有操作面板和顯示器；（5）具有修正誤差的能力；（6）有簡單的報警功能。第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第四代自動測試系統(tǒng)——虛擬儀器（1980年代中后期出現(xiàn)）計算機技術(shù)的發(fā)展和普及，人們開始用PC機來開發(fā)新一代的自動測試系統(tǒng)，這就是個人儀器/PC測量系統(tǒng)（PersonalInstrument/personalInstrumentationSystem）。也稱“PC儀器”或“虛擬儀器”。所謂的虛擬儀器，就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計定義，具有虛擬面板，測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)?！疤摂M”的含義虛擬的儀器面板由軟件實現(xiàn)儀器的測量功能（軟件就是儀器）第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日PXI模塊第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日VXI模塊第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日用個人儀器組建的自動測試系統(tǒng)，可以去掉一些不必要的硬件，充分利用個人計算機的軟硬件資源。這種情況下，不同功能的儀器僅體現(xiàn)于測量模塊及其軟件的不同，儀器不再以傳統(tǒng)的獨立形態(tài)出現(xiàn)了，儀器效率極高。一臺計算機只要配備相應(yīng)的測量模板或擴展機箱，就可立即成為存貯示波器、頻譜分析儀、邏輯分析儀、數(shù)字多用表、通用計數(shù)器、函數(shù)發(fā)生器或GPIB儀器控制器等等。因此個人儀器的開發(fā)是當代儀器技術(shù)的又一重大進步。第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日虛擬儀器技術(shù)降低了市場門欄

長期以來，我國儀器行業(yè)作出了巨大的努力，但始終沒有能力與國外競爭。思考其中緣由，國外先進國家在長期的儀器發(fā)展中，形成了以知識產(chǎn)權(quán)為核心的技術(shù)壁壘，這個我們很難突破。也就是說，儀器市場準入門欄太高。虛擬儀器技術(shù)采用通用計算機平臺，用軟件算法代替硬件實現(xiàn)儀器功能，這使得我們可以繞過復(fù)雜的工藝問題和傳統(tǒng)儀器的知識產(chǎn)權(quán)，進入一個全新的市場，與國外公司在一個全新的領(lǐng)域，展開競爭。我國儀器行業(yè)應(yīng)抓住現(xiàn)在的大好時機，大力發(fā)展虛擬儀器。就能夠迅速縮短我們與發(fā)達國家的差距。

第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日由于自動測試系統(tǒng)的各種自動測試工作都是在計算機控制與參與下自動完成的，因此這種測試有以下幾點：(1)測試速度高。各種自動測試過程都是在計算機按事前編好的程序控制下自動進行的，其測試速度可比常規(guī)人工測試快50~150倍。例如有一種變壓器自動測試系統(tǒng)，可同時對七種不同對象的16種參數(shù)進行自動測試，整個工作在10秒鐘內(nèi)就可完成。又如有一種微波網(wǎng)絡(luò)自動分析儀，每秒鐘可以測量多達30個頻率點以上的數(shù)據(jù)，一般8小時的常規(guī)測量工作它只需3~5分鐘就可完成。1.5自動測試系統(tǒng)的特點第41頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日（2）測試準確度高。自動測試系統(tǒng)可以自動調(diào)整自己的工作狀態(tài)至最佳，并可以隨時修正測量誤差，測量速度又快，也避免了環(huán)境變化的影響，因此容易實現(xiàn)高精度測量。（3）測試功能多，能力強。多數(shù)自動測試儀器不但可以測試一些可測參數(shù)，而且還可以根據(jù)所測數(shù)據(jù)通過計算機運算推演出別的參數(shù)來。這樣不僅減少了系統(tǒng)硬件的復(fù)雜性，而且使一些用常規(guī)手段難以得到的參數(shù)的測試成為可能。利用計算機還可實現(xiàn)對測試結(jié)果的自動分析、判斷、甚至進行某種測量域的變換，極大地提高了測試域設(shè)置的靈活性。多數(shù)自動測試儀器都具有量程自動切換功能。由于某種特定的測量都是按同一程序進行的，因此可以用來完成某種高度重復(fù)性的測試工作。第42頁，共44頁，2023年，2月20日，星期日（4）具有多樣化的顯示記錄測試結(jié)果的方式。自動測試系統(tǒng)