現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)緒論

本章要點(diǎn)：了解現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)，以及其體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，并知道總線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)將是測(cè)試工程師未來(lái)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，以及測(cè)控系統(tǒng)新的發(fā)展方向。

緒論

本講問(wèn)題:傳感器決定測(cè)控系統(tǒng)的功能傳感器的主要發(fā)展方向測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展方向信號(hào)處理和開(kāi)發(fā)平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)緒論本章內(nèi)容1.1傳感器的發(fā)展

1.2測(cè)試手段的發(fā)展1.3測(cè)量信號(hào)處理的發(fā)展

1.4開(kāi)發(fā)平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)

測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)幾乎是同步、協(xié)調(diào)向前發(fā)展的。計(jì)算機(jī)技術(shù)是測(cè)試技術(shù)的核心，若脫離開(kāi)計(jì)算機(jī)、軟件、網(wǎng)絡(luò)、通信發(fā)展的軌道，測(cè)試技術(shù)產(chǎn)業(yè)就不可能壯大。對(duì)綜合測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前軟件的發(fā)展要遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于硬件，綜合技術(shù)本身的軟件比硬件更重要系統(tǒng)開(kāi)放化、通信多元化、遠(yuǎn)程智能化、人機(jī)交互形式多樣化、測(cè)控系統(tǒng)大型化和微型化、數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)化等將成為工業(yè)儀器與測(cè)控系統(tǒng)新的發(fā)展方向。圖1.1數(shù)字式圖像傳感器與虛擬儀器構(gòu)成的圖像信號(hào)采集與分析系統(tǒng)1.1傳感器的發(fā)展傳感器的作用主要是獲取信息，是信息技術(shù)的源頭?，F(xiàn)代社會(huì)中，所有以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)控系統(tǒng)，都需要傳感器，而系統(tǒng)中的信息處理、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和顯示等都與計(jì)算機(jī)直接相關(guān)，屬于共性技術(shù)，唯獨(dú)傳感器是千變?nèi)f化、多種多樣的，所以測(cè)控系統(tǒng)的功能更多體現(xiàn)在傳感器方面。圖1.2計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)測(cè)試儀器的更新?lián)Q代傳感器技術(shù)的主要發(fā)展動(dòng)向如何縱觀傳感器的過(guò)去、現(xiàn)在的發(fā)展情況與將來(lái)的需要，可以說(shuō)，一是抓住與傳感器技術(shù)相關(guān)的新效應(yīng)、新材料、新技術(shù)與新工藝的基礎(chǔ)研究；二是在IC(integratedcircuit,集成電路板)、

P（MicroProcessor，微處理器）與

C/OS(MicrocontrollerOperationSystem,微控制器操作系統(tǒng))技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)傳感器的微型化、多功能與智能化；三是繼續(xù)在各個(gè)領(lǐng)域里推廣與開(kāi)拓應(yīng)用各種類(lèi)型的傳感器，提高生產(chǎn)自動(dòng)化和改善人類(lèi)生活的質(zhì)量與水平。新的物理、化學(xué)、生物效應(yīng)傳感器是傳感技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。每一種新的物理效應(yīng)的應(yīng)用，都會(huì)出現(xiàn)一種新型的敏感元件，或者能測(cè)量某種新的參數(shù)。新材料與新元件的應(yīng)用，有力地推動(dòng)了傳感器的發(fā)展，因?yàn)槊舾性?lài)于敏感功能材料，例如嗅敏、味敏傳感器，集成霍爾元件、集成固態(tài)CCD圖像傳感器等。被開(kāi)發(fā)的敏感功能材料有半導(dǎo)體、電介質(zhì)(晶體或陶瓷)、高分子合成材料、磁性材料、超導(dǎo)材料、光導(dǎo)纖維、液晶、生物功能材料、凝膠、稀土金屬等。傳感器技術(shù)的主要發(fā)展方向

1.智能化傳感器傳感器與微計(jì)算機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生了智能傳感器。它能自動(dòng)選擇量程和增益，自動(dòng)校準(zhǔn)與實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，進(jìn)行非線(xiàn)性校正、漂移等誤差補(bǔ)償和復(fù)雜的計(jì)算處理，完成自動(dòng)故障監(jiān)控和過(guò)載保護(hù)等。2.多傳感器近年來(lái)，傳感器由點(diǎn)（零維）到線(xiàn)（一維），由線(xiàn)到面（二維），進(jìn)而由空間（三維）到時(shí)空間（四維）發(fā)展。只有傳感器的微細(xì)化、小型化才可能實(shí)現(xiàn)多維傳感器。3.多功能化和高精度化現(xiàn)代傳感技術(shù)的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是以傳感器為核心，積極引入各種先進(jìn)技術(shù)和方法。如智能型傳感器，就是利用微處理器來(lái)提高傳感器精度和線(xiàn)性度，修正溫漂和時(shí)漂的。有的傳感器不僅具有測(cè)量功能，還具有選擇和判斷多種信息的功能。

4．傳感器的融合目前，傳感器高精度化和微型化的特長(zhǎng)還沒(méi)有得到充分體現(xiàn)，特別是在總體的融合方面。大多數(shù)生物體能很自如地把檢測(cè)、判斷、控制、行動(dòng)等實(shí)施到最佳狀態(tài)。把握該機(jī)理，并作為傳感器信息處理系統(tǒng)在工程上加以實(shí)現(xiàn)，這就是“傳感器融合”所要研究的內(nèi)容。

1.2測(cè)試手段的發(fā)展自20世紀(jì)90年代后，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)價(jià)格的大幅度降低，出現(xiàn)了用“PC機(jī)+儀器板卡+應(yīng)用軟件”構(gòu)成的計(jì)算機(jī)虛擬儀器；虛擬儀器采用計(jì)算機(jī)開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)來(lái)取代傳統(tǒng)的單機(jī)測(cè)量?jī)x器。

在現(xiàn)階段，測(cè)試技術(shù)正向多功能、集成化、智能化方向發(fā)展。1．硬件功能軟件化

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器的速度越來(lái)越快，價(jià)格越來(lái)越低，使得一些實(shí)時(shí)性要求很高，原本要由硬件完成的功能，可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。2．集成化、模塊化大規(guī)模集成電路LSI技術(shù)發(fā)展到今天，集成電路的密度越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，從而大大提高了每個(gè)模塊進(jìn)而整個(gè)儀器系統(tǒng)的集成度。模塊化功能硬件是現(xiàn)代儀器儀表的一個(gè)強(qiáng)有力的支持，它使得儀器更加靈活，儀器的硬件組成更加簡(jiǎn)潔。

3.參數(shù)整定與修改實(shí)時(shí)化隨著各種現(xiàn)場(chǎng)可編程器件和在線(xiàn)編程技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表的參數(shù)甚至結(jié)構(gòu)不必在設(shè)計(jì)時(shí)就確定，而是可以在儀器使用的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)置入和動(dòng)態(tài)修改。4．硬件平臺(tái)通用化

現(xiàn)代儀器儀表強(qiáng)調(diào)軟件的作用，選配一個(gè)或幾個(gè)帶共性的基本硬件來(lái)組成一個(gè)通用硬件平臺(tái)，通過(guò)調(diào)用不同的軟件來(lái)擴(kuò)展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)。

1.3測(cè)量信號(hào)處理的發(fā)展信號(hào)處理芯片是近年來(lái)出現(xiàn)的一種用于快速處理信號(hào)的器件。它的出現(xiàn)，對(duì)簡(jiǎn)化信卡處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)算速度，加快信號(hào)處理的實(shí)時(shí)能力等，有很大影響。目前，信號(hào)分析技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是：進(jìn)一步提高在線(xiàn)實(shí)時(shí)能力；提高分辨力和運(yùn)算精度；擴(kuò)大和發(fā)展新的專(zhuān)用功能；專(zhuān)用機(jī)結(jié)構(gòu)小型化，性能標(biāo)準(zhǔn)化，價(jià)格低廉。

1.4開(kāi)發(fā)平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)在測(cè)試平臺(tái)上，調(diào)用不同的測(cè)試軟件就構(gòu)成不同功能的儀器，因此軟件在