9.1-9.3 概述、智能仪器、自动测试系统简介（课件）-《电子测量技术（第3版）》（机械工业出版社）同步精品课堂

9.1-9.3 概述、智能仪器、自动测试系统简介 电子测量技术第3版 同步精品课堂 机械工业出版社 目录 02 01 概述 智能仪器 03 自动测试系统简介 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学目标 知识目标 掌握智能仪器的定义、特点及其基本结构。 理解自动测试系统的基本概念及其组成部分。 了解虚拟仪器系统的发展趋势及其特点。 能够分析智能仪器相比传统仪器的优势。 能够描述自动测试系统的发展历程。 能够运用虚拟仪器系统进行基本的测试任务。 能力目标 培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。 情感目标 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 教学重难点 1.智能仪器基本结构的理解和应用。 2.自动测试系统发展历程中的技术革新。 1.智能仪器的核心构成及其功能特点。 2.自动测试系统的组成部分及工作原理。 3.虚拟仪器系统的发展趋势及其特点。 难点 重点 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.1 概述 自动化程度提升 测量要求提高 人工测量的局限性 仪器复杂化 人工测试的挑战 测量系统的自动化和测量仪器的智能化势在必行。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.1 概述 “自动测试”与“智能”概念早已形成，计算机技术应用后实现。 智能仪器： 带微处理器，自动数据采集、处理与显示。 软件替代硬件逻辑与模拟电路，提升性能、降低成本。自动测试系统： 可程控仪器经通用接口与计算机连接。 测试工作由计算机控制，按预编程序自动进行。 主要分类 电子测量仪器与新技术、新器件密切相关。微处理器出现推动电子测量仪器飞跃。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.2 智 能 仪 器 智能仪器及其发展 智能定义： 智能即人工智能，仪器具有部分替代人脑力劳动的能力。 高级功能包括视觉、听觉、思维等，当前智能仪器尚未达到此水平。 智能仪器： 目前常以微处理器为核心设计。 微处理器（μP）是微电子技术的产物，实现可编程逻辑控制。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.2 智 能 仪 器 智能仪器及其发展 变革与优势： 使传统电子测量仪器发生巨大变化。 存储、计算、处理数据，具备记忆、控制、逻辑判断功能。 测量准确度大幅提高，甚至引起测量原理变革。 发展趋势： 品种、产量迅速增加，质量不断提高。 预测未来将达到普及程度。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.2 智 能 仪 器 智能仪器的特点 1.测量的自动化： 微处理器应用实现预先编程自动测量。 自动调节功能，自动数据采集与处理。 如电子计数器中量程、闸门、计数及显示自动进行。 2. 一机多用： 利用微处理器可编程与运算能力。 扩展仪器功能，提高性能价格比。 3. 准确度高： 微处理器强运算与数据处理功能消除测量误差。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.2 智 能 仪 器 智能仪器的特点 4. 输入输出多样化： 输入方式灵活：键盘、扫描仪、磁盘等。 输出方式多样：CRT显示、打印、LED显示、磁盘存储等。 支持数字、文字、图像、声音等多种数据形式。 5. 简化电路结构，降低成本： 软件代替硬件，降低硬件要求。 简化仪器结构，提高可靠性，降低成本。 6. 操作简单，维修方便： 自动化程度高，减少人工控制。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.2 智 能 仪 器 智能仪器的基本结构 它主要包括微型计算机(专用的)、测试功能或信 号发生器、通用接口母线三部分。 智能仪器的组成示意图 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.2 智 能 仪 器 智能仪器的基本结构 1. 核心构成： 微型计算机是智能仪器的核心。 信息传递与功能控制通过微机总线进行。 2. 键盘操作： 代替传统仪器面板开关和旋钮。 在微机管理下工作，选择功能和量程。 可编程，灵活满足使用者需求。 3. 显示与输出： 受微型计算机控制。显示器、打印机等连接与微机系统类似。 LED显示由软件完成，减少硬件电路。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.2 智 能 仪 器 智能仪器的信号发生功能 1. 功能系统： 智能仪器测试与信号发生部分非单纯硬件组合。 视为计算机控制下的功能系统。 2. 数字信号处理： 微型计算机处理数字信号。 自动测试系统为数字系统，需A-D和D-A转换电路。 3. 软件替代硬件： 计算机软件直接产生所需信号。 控制A-D转换过程等，降低成本、体积和功耗。 提高仪器可靠性，灵活响应用户需求，增强竞争力。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3 自 动 测 试 系 统 简 介 基本概念 定义：在最少人工参与的情况下，能自动进行测量、数据处理并以一定方式显示或输出 测试结果的系统称为自动测试系统 (Automatic Test System,ATS)。 (1)控制器 (2)控仪器。 (3)总线与接口电路 (4)测试软件 (5)被测对象 自动测试系统包括： 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3 自 动 测 试 系 统 简 介 应用场景 自动测试系统包括以下五部分。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 控制器 主要是计算机。如小型机、PC 、微处理机、单片机等，它是系统的指挥 控制中心。 程控仪器 包括各种程控仪器、程控开关、执行元件、程控伺服系统，以 及显示、打印、存储记录等器件，能完成确定的测试、控制任务。 总线与接口电路 是连接控制器与各程控仪器、设备的通道，完成数据的传 输与交换。 测试软件 为了完成系统测试任务而编制的各种应用软件。例如，测试主程序、 驱动程序、I/0 软件等。 被测对象测 由操作人员采用非标准方式通 过电缆，接插件、开关等与程控仪器和设备相连。 9.3.2 自动测试系统的发展趋势 自动测试系统是将检测技术与计算机技术和通信技术有机地结合在一起的产物 1. 第一代——总装阶段 应用场景： 大量重复性、非常快速的、较复杂的测试 需要高度熟练技术人员的测试 对工作人员健康有害或操作人员难于接近的测试 常见类型： 自动数据采集系统 自动分析系统 特点与局限： 仍能完成大量、繁重的数据分析、运算工作，快速、准确给出测试结果。 设计与组建困难，需自行解决仪器间及仪器与计算机间的接口问题。 系统复杂、程控设备多时，工作量大、费用高。 适应性不强，改变测试内容需重新设计电路。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3.2 自动测试系统的发展趋势 自动测试系统是将检测技术与计算机技术和通信技术有机地结合在一起的产物 2.第二代——接口标准化阶段 应用场景： 应用最广泛的是通用接口母 线系统GPIB(General Purpose Interface Bus) 。 GPIB系统可以 使世界上不同厂家生产的仪器设备用统一的标准母线连接起来，消除了以往每次组建自动测 试系统时都要设计一套专用接口的重复劳动。 特点： 标准化接口母线 接口功能电路标准化 系统组建便捷 测试内容灵活 缺点： 软件变动时，测试脚本需同步更新。 测试人员常需重新录制整个脚本。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3.2 自动测试系统的发展趋势 自动测试系统是将检测技术与计算机技术和通信技术有机地结合在一起的产物 2.第二代——接口标准化阶段 自动测试系统的组成 简单自动测试系统组成 信号源与DVM电压表具备程控功能。 计算机发出程控命令进行电控和电调。 打印机按计算机指令打印所需内容。 接口母线系统作用 各种信息交换通过接口母线系统完成。 接口母线系统是一条无源多芯电缆线，实现设备间的连接与通信。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3.2 自动测试系统的发展趋势 自动测试系统是将检测技术与计算机技术和通信技术有机地结合在一起的产物 2.第二代——接口标准化阶段 微型计算机降价推动普及 微型计算机作为系统控制者价格大幅下降。 降低了自动测试系统的成本，促进了其普及。 GPIB接口电路芯片多样化 生产出多种大规模集成电路芯片作为GPIB系统接口。 进一步推动了第二代自动测试系统的广泛应用。 信息交换机制 计算机与其他设备不断进行信息交换。 各设备之间也进行信息交换，如电压表向打印机传输数据。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3.2 自动测试系统的发展趋势 自动测试系统是将检测技术与计算机技术和通信技术有机地结合在一起的产物 3.第三代——基于PC 仪器阶段 第三代系统的革新 计算机与测试系统紧密融合。 软件替代硬件，实现高效灵活测试。 硬件简化与功能增强 较少硬件替代多样仪器功能。 降低硬件成本，提升系统灵活性。 计算机的核心地位 成为系统中心，参与信号发生与特性解析。 软件控制，满足多样化测试需求。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3.2 自动测试系统的发展趋势 自动测试系统的发展趋势确实是虚拟仪器系统 定义： 虚拟仪器系统是一种利用PC机的显示功能模拟真实仪器的控制面板，通过PC软件功能实现信号的运算、分析、处理，并由I/O接口设备完成信号的采集、测量与调整，从而完成各种测试功能的计算机仪器系统。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 9.3.2 自动测试系统的发展趋势 自动测试系统的发展趋势确实是虚拟仪器系统 高度集成化：虚拟仪器系统以计算机为平台，将传统仪器功能软件化，实现资源高效利用。 灵活性高：虚拟仪器系统通过软件编程，可灵活配置和修改测试功能，提升测试效率。 扩展性强：虚拟仪器系统便于添加新模块和功能，适应多变测试需求。 成本低：虚拟仪器系统通过软件升级满足新需求，降低硬件成本。 特点： 仪器硬件：包括各种传感器、信号调理电路、数据采集卡等，用于信号的采集和转换。 计算机：作为虚拟仪器系统的核心，负责运行测试软件、处理数据、显示结果等。 应用软件：用于实现测试功能、控制仪器硬件、处理和分析数据等。 组成： 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 知识点小结 1.智能仪器是以微处理器为核心而设计的仪器。它可以存储、计算、处理数据，具有 记忆、控制和逻辑判断功能，测量准确度大大提高。智能仪器与传统仪器相比有很多特点。 2.智能仪器的基本组成包括微型计算机(专用的)、测试功能或信号发生器、通用接口母 线三部分。在智能仪器中计算机软件能代替传统测量仪器中的硬件功能，降低了仪器的成 本、体积和功耗，增加了仪器的可靠性。 3. 自动测试系统是能自动进行测量、数据处理并以一定方式显示或输出测试结果的系 统。自动测试系统包括五部分：控制器、程控仪器、总线与接口电路、测试软件和被 测对象。 4.自动测试系统的发展经历了三个阶段：总装阶段、接口标准化阶段和基于 PC 仪 器阶段。 5.自动测试系统的发展趋势是虚拟仪器系统。 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 课堂小结 智能仪器及其发展 智能仪器的特点 智能仪器的基本结构 自 动 测 试 系 统 简 介 概述 9.1-9.3 概述、智能仪器、自动测试系统简介 智 能 仪 器 自 动测试系统的基本概念 自动测试系统的发展趋势 掌握国家标准《机械制图》中有关图幅、比例、字体图线等基本规定。 谢谢 $$