電子測量與儀器第三版課件

1、電子測量技術電子測量技術 陳勐勐陳勐勐 上課教材：上課教材： 電子工業(yè)出版社，陳尚松等，電子測量與儀器 第三版 具體課時安排：具體課時安排：3030學時理論學時理論 + 12+ 12學時實驗學時實驗 v 考核辦法: 平時實驗20%、作業(yè)與出勤等20%、理論考試60% v 理論考試內(nèi)容： 作業(yè)60%、課堂重點強調(diào)的內(nèi)容20%、課堂未強調(diào)內(nèi)容10 %、實驗知識10% 注：以上內(nèi)容稍加改動即為試題 v 考試形式： 閉卷 本課程的任務 v 掌握通用電子測量技術的基本測量原理和測量方法 v 具備一定的誤差理論知識和數(shù)據(jù)處理能力 v 了解通用電子測量儀器的技術性能 v 理解基本電信號參數(shù)、電路元器件參數(shù)的

2、概念和基 本測量方法 v 熟悉現(xiàn)代電子測量技術中的智能儀器、虛擬儀器、 合成儀器 第1章 緒 論 1.1 1.1 測量概述測量概述 1.2 1.2 電子測量儀器概述電子測量儀器概述 1.3 1.3 計量的基本概念計量的基本概念 1.4 1.4 電子測量儀器的發(fā)展概況電子測量儀器的發(fā)展概況 1.5 1.5 本課程任務本課程任務 測量 是人類認識和改造世界的一種重要手段。 對客觀事物的認識過程中，需要進行 定性分析 定量研究，定量就需要進行測量。 1.1 測量概述測量 測量的定義 測量是為了確定被測對象的量值而進行的實 驗過程。 測量技術測量技術獲取信息獲取信息 通信技術通信技術傳遞信息傳遞信息

3、計算機技術計算機技術處理信息處理信息 被稱為信息社會三大支柱被稱為信息社會三大支柱 測量是信息的源頭技術測量是信息的源頭技術 （測控技術，先要測，才能控）（測控技術，先要測，才能控） 測量水平的高低可以反映出一個國家科學技術發(fā)展的狀況。測量水平的高低可以反映出一個國家科學技術發(fā)展的狀況。 提高測量水平，實現(xiàn)測量手段的現(xiàn)代化，是實現(xiàn)科學技術和生產(chǎn)提高測量水平，實現(xiàn)測量手段的現(xiàn)代化，是實現(xiàn)科學技術和生產(chǎn) 現(xiàn)代化的重要條件和明顯標志?，F(xiàn)代化的重要條件和明顯標志。 1.1 測量概述測量的意義 測量的意義 v日常生活中處處離不開測量 v科學的進步和發(fā)展離不開測量，離開測量就不會有真正 的科學。 沒有望遠

4、鏡就沒有天沒有望遠鏡就沒有天 文學，沒有顯微鏡就文學，沒有顯微鏡就 沒有細胞學，沒有指沒有細胞學，沒有指 南針就沒有航海事業(yè)南針就沒有航海事業(yè) 測量的意義 1.1 測量概述測量的意義 兩彈一星元勛王大珩兩彈一星元勛王大珩 中國科學院院士，中國工程院院士。我國現(xiàn)代光學技術及光中國科學院院士，中國工程院院士。我國現(xiàn)代光學技術及光 學工程的開拓者和奠基人之一。學工程的開拓者和奠基人之一。 19991999年榮獲年榮獲“兩彈一星功勛獎章兩彈一星功勛獎章”。 v 根據(jù)測量結果的方法分類 1） 直接測量 v 在儀器上直接獲得測量結果并進行讀數(shù)，稱為直接測量。 v 如用頻率計測量頻率。 2） 間接測量 v

5、在這種測量中，是測量一個與被測量有著某種函數(shù)關系的量 ，再利用函數(shù)關系計算出被測量。 v 如測量放大電路的集電極電流，我們可以測量發(fā)射極上電阻 的電壓，再通過部分電路的歐姆定律計算出集電極電流。 1.1 測量概述測量方法 3）.組合測量法 v 在測量中被測量值不能一次得出結果，需要通過測量幾 個未知量，然后通過被測量與這幾個未知量之間的方程 組求解，得到被測量的結果。 v 例如，在電阻與溫度的關系式：Rt=R201+（t-20）+(t- 20)2中的和測定?？梢苑匠糖蠼?vRt1=R201+（t1-20）+(t1-20)2 vRt2=R201+（t2-20）+(t2-20)2 v 解出和的這些

6、測量結果。 1.1 測量概述測量方法 v 按獲得讀數(shù)的方法分類按獲得讀數(shù)的方法分類 1 1） . .直讀法直讀法 v 用能夠用能夠直接指示或顯示直接指示或顯示被測參數(shù)的電子儀器進被測參數(shù)的電子儀器進 行測量稱為直讀法。行測量稱為直讀法。 v 例如，用電壓表測量電壓，指針的偏轉位置反映了例如，用電壓表測量電壓，指針的偏轉位置反映了 被測電壓的大小，我們可以直讀電壓值。被測電壓的大小，我們可以直讀電壓值。 1.1 測量概述測量方法 2 2）. . 比較法比較法 v用被測量和已知量進行比較而得到測量參數(shù)的方法。用被測量和已知量進行比較而得到測量參數(shù)的方法。 它有下面幾種：它有下面幾種： v替代法替代

7、法 v在儀器上用已知量的在儀器上用已知量的標準元件代替未知的被測元件，標準元件代替未知的被測元件，如果兩如果兩 次測量儀器的讀數(shù)相同，則未知量等于已知量。如利用次測量儀器的讀數(shù)相同，則未知量等于已知量。如利用Q Q表表 測量電感量。測量電感量。 v差值法差值法 v儀器測量的讀數(shù)是未知量和標準已知量的差值。儀器測量的讀數(shù)是未知量和標準已知量的差值。 1.1 測量概述測量方法 電子測量是泛指以電子技術為基本手段的一種測量技術。電子測量是泛指以電子技術為基本手段的一種測量技術。 電子測量是測量領域的主要組成部分。電子測量是測量領域的主要組成部分。 ( (二次表二次表) ) 電子測量儀器 傳感器 電電

8、 量量 非電量非電量 ( (一次表一次表) ) 1.2 電子測量概述 電子測量的內(nèi)容電子測量的內(nèi)容 廣義講：凡是利用了電子技術進行的測量廣義講：凡是利用了電子技術進行的測量 電子測量的基礎：電子測量的基礎： 頻率、時間、電壓、相位、阻抗頻率、時間、電壓、相位、阻抗 狹義講狹義講：在電子學中有關電量的量值：在電子學中有關電量的量值 1.2 電子測量概述 狹義電子測量的內(nèi)容主要包括：狹義電子測量的內(nèi)容主要包括： （1 1）能量的測量）能量的測量 能量的測量指的是對電流、電壓、功率、電場強度等參量能量的測量指的是對電流、電壓、功率、電場強度等參量 的測量。的測量。 （2 2）電路參數(shù)的測量）電路參數(shù)

9、的測量 電路參數(shù)的測量指的是對電阻、電感、電容、阻抗、品質電路參數(shù)的測量指的是對電阻、電感、電容、阻抗、品質 因數(shù)、損耗率等參量的測量。因數(shù)、損耗率等參量的測量。 （3 3）信號特性的測量）信號特性的測量 信號特性的測量指的是對頻率、周期、時間、相位、調(diào)制信號特性的測量指的是對頻率、周期、時間、相位、調(diào)制 系數(shù)、失真度等參量的測量。系數(shù)、失真度等參量的測量。 （4 4）電子設備性能的測量）電子設備性能的測量 電子設備性能的測量指的是對通頻帶、選擇性、放大倍數(shù)電子設備性能的測量指的是對通頻帶、選擇性、放大倍數(shù) 、衰減量、靈敏度、信噪比等參量的測量。、衰減量、靈敏度、信噪比等參量的測量。 （5 5

10、）特性曲線的測量）特性曲線的測量 特性曲線的測量指的是對幅頻特性、相頻特性、器件特性特性曲線的測量指的是對幅頻特性、相頻特性、器件特性 等特性曲線的測量。等特性曲線的測量。 1.2 電子測量概述 上述各種參量中上述各種參量中 頻率、時間、電壓、相位、阻抗等是基本參量， 其他的為派生參量，基本參量的測量是派生參量測量的基礎。 電壓測量是最基本、最重要的測量內(nèi)容 1.2 電子測量概述 電子測量的特點電子測量的特點 （1 1）測量頻率范圍寬。）測量頻率范圍寬。被測信號的頻率范圍除測量直流外，被測信號的頻率范圍除測量直流外， 測量交流信號的頻率范圍低至測量交流信號的頻率范圍低至1010-6 -6HzH

11、z以下，高至以下，高至THzTHz（1T1T Hz=10Hz=1012 12Hz Hz） （2 2）量程范圍寬。）量程范圍寬。如數(shù)字萬用表對電壓測量由納伏（如數(shù)字萬用表對電壓測量由納伏（nVnV） 級至千伏（級至千伏（kVkV）級電壓，量程達）級電壓，量程達1212個數(shù)量級個數(shù)量級 （3 3）測量準確度高。）測量準確度高。例如，用電子測量方法對頻率和時間進例如，用電子測量方法對頻率和時間進 行測量時，由于采用原子頻標和原子秒作為基準，可以行測量時，由于采用原子頻標和原子秒作為基準，可以 使測量準確度達到使測量準確度達到1010-13 -1310 10-14 -14的數(shù)量級。 的數(shù)量級。 （4

12、4）測量速度快。）測量速度快。因為電子測量是通過電子運動和電磁波傳因為電子測量是通過電子運動和電磁波傳 播進行工作播進行工作 （5 5）易于實現(xiàn)遙測）易于實現(xiàn)遙測 ：遙測，遙控：遙測，遙控 （6 6）易于實現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器智能化）易于實現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器智能化 1.2 電子測量概述 利用電子技術實現(xiàn)測量的儀表設備，統(tǒng)稱為電子測量儀器。利用電子技術實現(xiàn)測量的儀表設備，統(tǒng)稱為電子測量儀器。 電子測量儀器的電子測量儀器的功能功能： 2. 2.信號處理與傳輸信號處理與傳輸功能：信號調(diào)理、模功能：信號調(diào)理、模/ /數(shù)、抗干擾、壓縮、有數(shù)、抗干擾、壓縮、有 線或無線傳輸線或無線傳輸

13、3. 3.顯示顯示功能：指針在儀表度盤；數(shù)碼管、液晶或陰極射線管顯示功能：指針在儀表度盤；數(shù)碼管、液晶或陰極射線管顯示 測量結果。測量結果。 1. 1.轉換轉換功能：電量功能：電量( (功率、電流、電阻功率、電流、電阻)電壓；非電量電壓；非電量電量電量 （電壓）（電壓） 此外，一些先進的儀器，如智能儀器等，還具有數(shù)據(jù)記錄、此外，一些先進的儀器，如智能儀器等，還具有數(shù)據(jù)記錄、 處理處理 及自檢、自校、報警提示等功能。及自檢、自校、報警提示等功能。 1.2 電子測量儀器概述 電子測量儀器的分類電子測量儀器的分類 按照被測量的特性，電子測量儀器可分為以下幾類：按照被測量的特性，電子測量儀器可分為以下

14、幾類： 1. 1.時域測量時域測量 也叫瞬態(tài)測量，主要測量被測量的對象隨時間變化的規(guī)律。也叫瞬態(tài)測量，主要測量被測量的對象隨時間變化的規(guī)律。 例如：電壓、電流等電參量的瞬時值例如：電壓、電流等電參量的瞬時值 t u 時域（示波器）時域（示波器） 1.2 電子測量儀器概述 2 2、頻域測量、頻域測量 又稱穩(wěn)態(tài)測量，主要測量測量對象與頻率之間的關系。（頻譜、又稱穩(wěn)態(tài)測量，主要測量測量對象與頻率之間的關系。（頻譜、 功率譜、相位噪聲等）功率譜、相位噪聲等） 例如：放大器的增益、相移等例如：放大器的增益、相移等 f 頻域（頻譜儀）頻域（頻譜儀） f0 u 1.2 電子測量儀器概述 3 3 數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域

15、-二進制數(shù)據(jù)流二進制數(shù)據(jù)流 邏輯分析儀邏輯分析儀 邏輯定時分析儀邏輯定時分析儀 邏輯狀態(tài)分析儀邏輯狀態(tài)分析儀 1 0 1 1 0 0 1 01 0 1 1 0 0 1 0 4 4 隨機域隨機域-噪聲、干擾噪聲、干擾 5 5 元器件、網(wǎng)絡元器件、網(wǎng)絡 元件（無源）元件（無源）-R-R、L L、C C、Y Y、Q Q 器件（有源）器件（有源）-半導體器件半導體器件 網(wǎng)絡（有網(wǎng)絡（有/ /無源）無源）-傳輸特性、頻率特性等傳輸特性、頻率特性等 1.2 電子測量儀器概述 電子測量儀器的主要性能指標 u1.精度 測量準確度又稱測量精度，它是指測量儀器的讀數(shù)或測量 結果與被測量真值相一致的程度。對精度目前

16、還沒有一個公 認的、定量的數(shù)學表達式，因此常作為一個籠統(tǒng)的概念來使 用。包括三個方面： .: .: .: 反映精密度與正確度的綜合準確度 度指示值與真值的接近程正確度 儀表指示值的分散性精密度 1.2 電子測量儀器概述 u2. 2.穩(wěn)定性穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是指在規(guī)定的時間區(qū)間，其他外界條件恒 定不變的情況下，保證儀器示值不變的能力。 例例 ，某數(shù)字電壓表的穩(wěn)定度為，某數(shù)字電壓表的穩(wěn)定度為: : （0.008%Um+0.003%Ux)/8h0.008%Um+0.003%Ux)/8h 其含義為：其含義為： 外界條件不變情況下，在外界條件不變情況下，在8 8小時內(nèi)，測量同一電壓，電壓表小時內(nèi)，測量同一電

17、壓，電壓表 示值在（示值在（0.008%Um+0.003%Ux)0.008%Um+0.003%Ux)范圍波動。范圍波動。 其中：其中：UmUm為電壓表相應量程的滿度值，為電壓表相應量程的滿度值，UxUx為示值為示值 1.2 電子測量儀器概述 u3 3，輸入阻抗，輸入阻抗： 測量儀表的輸入阻抗對測量結果會產(chǎn)生一定的影響。 例，某示波器輸入阻抗例，某示波器輸入阻抗Ri=10M,Ci35pfRi=10M,Ci35pf 1.2 電子測量儀器概述 u4 4，靈敏度，靈敏度: : 靈敏度表示測量儀表對被測量變化的敏感程度，一般定義 為測量儀表指示值(指針的偏轉角度、數(shù)碼的變化、位移的大 小等)增量y與被測

18、量增量x之比。 靈敏度的另一種表述方式叫作分辨力或分辨率，是指測量 儀表所能區(qū)分的被測量變化的最小值，在數(shù)字式儀表中經(jīng)常 使用，同一儀器不同量程的分辨率不同。 靈敏度靈敏度= =指示量增值指示量增值/ /被測量增值被測量增值 偏轉因數(shù)（示波器）偏轉因數(shù)（示波器）= =偏轉靈敏度的偏轉靈敏度的 倒數(shù)，單位：倒數(shù)，單位： mv/div mv/div 。 請思考請思考3mv/div 3mv/div 的含義。的含義。 分辨率：測量儀表所能區(qū)分的被測量的最小變化量。分辨率：測量儀表所能區(qū)分的被測量的最小變化量。 請思考數(shù)字電壓表分辨率為請思考數(shù)字電壓表分辨率為1V1V的含義。的含義。 1.2 電子測量儀

19、器概述 u5 5，線性度，線性度: : 線性度是測量儀表輸入/輸出特性之一，表示儀表 的輸出量(示值)隨輸入量(被測量)變化的規(guī)律。 1.2 電子測量儀器概述 u6 6，頻率范圍: : 頻率范圍是指保證測量儀器其他指標正常工作的 有效頻率范圍 1.2 電子測量儀器概述 1.3 計量的基本概念 術語：術語： 測量（測量（MeasurementMeasurement）-確定量值（數(shù)據(jù)確定量值（數(shù)據(jù)/ /單位）的實驗過程單位）的實驗過程 測試（測試（TestTest）“測評測評”性測量性測量, ,界定較模糊。界定較模糊。 定性定性體能、智商體能、智商 定量定量0/10/1、A A 含含 計量計量-權

20、威性的基準測量權威性的基準測量 統(tǒng)一性統(tǒng)一性-單位，方法單位，方法 準確性準確性-建立基準、比對建立基準、比對 法制性法制性-政府、計量局政府、計量局 檢測檢測-監(jiān)控性的測量（只要不超出允許的誤差范圍則認為合格）監(jiān)控性的測量（只要不超出允許的誤差范圍則認為合格） 沒有測量，就談不上計量；沒有計量，測量則失去價值。沒有測量，就談不上計量；沒有計量，測量則失去價值。 單位和單位制 v 根據(jù)定義而令系數(shù)為1的量稱為單位。 v 單位是表征測量結果的重要組成部分， 又是對兩個同類量值進行比較的基礎。 v 1960年第十一屆國際計量大會上正式通過國際單位制SI。 v 1984年2月國務院頒布了中華人民共和

21、國法定計量單位， 決定我國法定計量單位以國際單位制為基礎。 v SI有7個基本單位 1.3 計量的基本概念 基準與傳遞基準與傳遞 一級：主基準（國家級：中國計量研究院）一級：主基準（國家級：中國計量研究院） 二級：副基準（省、市級計量局）二級：副基準（省、市級計量局） 三級：工作基準（縣、市級計量局）三級：工作基準（縣、市級計量局） 實際應用儀表實際應用儀表 量值溯源 量值溯源 量值傳遞 量值傳遞 國際計量局國際計量局 比對比對-同級儀表比同級儀表比 較一致性。較一致性。 校準校準-高級儀表校高級儀表校 準低級儀表準低級儀表。 檢定檢定-法定計量部法定計量部 門評定低一等級儀表門評定低一等級儀

22、表 是否合格。是否合格。 v 國際單位制國際單位制（SISI）的組成 國際單位制基本單位國際單位制基本單位 1.3 計量的基本概念 v國際單位制是由國際單位制單位、國際單位制詞頭和國際單位制的十進倍數(shù)單位 三部分組成。 v國際單位制詞頭表示使單位增大或縮小的十進倍數(shù)。 例：5.4X10-9s=5.4ns 1.3 計量的基本概念 1.3 測量結果 測量結果測量數(shù)值測量結果測量數(shù)值. .測量單位，測量單位，即：即： 0 xxx 計量基準和標準 v 1. 1.基準基準 v基準用來復現(xiàn)某一基本測量單位的量值，只用于基準用來復現(xiàn)某一基本測量單位的量值，只用于 鑒定各種量具的精度，不直接參加測量。鑒定各種

23、量具的精度，不直接參加測量。 v (1)(1)一級基準一級基準，又稱主基準和國家基準，又稱主基準和國家基準 v具有最高水平的基準。一個國家只有一個。具有最高水平的基準。一個國家只有一個。 v (2)(2)二級基準二級基準，又稱副基準，又稱副基準 v副基準的量值精度由主基準確定，用以代替主基副基準的量值精度由主基準確定，用以代替主基 準向下傳遞或代替主基準參加國際比對準向下傳遞或代替主基準參加國際比對 v (3)(3)三級基準三級基準，又稱工作基準，又稱工作基準 v工作基準用來直接向下屬標準量具進行量值傳遞工作基準用來直接向下屬標準量具進行量值傳遞 ，用以檢定下屬計量標準量具的精確度。，用以檢定

24、下屬計量標準量具的精確度。 1.3 計量的基本概念 2. 2.標準標準 v 根據(jù)工作基準復現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計根據(jù)工作基準復現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計 量標準量具或儀器量標準量具或儀器，簡稱標準。，簡稱標準。 v 計量標準的準確度等級在工作基準之下，工作計量計量標準的準確度等級在工作基準之下，工作計量 器具之上。器具之上。 v 按精度高低又分為一級標準、二級標準和三級標準按精度高低又分為一級標準、二級標準和三級標準 。 v 通過這些標準經(jīng)常性地對日常工作儀器進行檢定，通過這些標準經(jīng)常性地對日常工作儀器進行檢定， 確定其量值的精確度大小。確定其量值的精確度大小。 v 除標準器具外，

25、還有標準物質。除標準器具外，還有標準物質。 1.3 計量的基本概念 v 3. 3.幾個術語幾個術語 v （1 1）計量器具：）計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象凡是能用以直接或間接測出被測對象 量值的量具、計量儀器和計量裝置都統(tǒng)稱為計量器具量值的量具、計量儀器和計量裝置都統(tǒng)稱為計量器具 。計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作。計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作 計量器具三類。計量器具三類。 v （2 2）計量標準器具：）計量標準器具：準確度低于計量基準，用于檢定準確度低于計量基準，用于檢定 計量標準或工作計量器具的計量器具。計量標準或工作計量器具的計量器具。 v （3

26、 3）工作計量器具：）工作計量器具：工作崗位上使用，不用于進行量工作崗位上使用，不用于進行量 值傳遞，而是直接用來測量被測對象量值的計量器具值傳遞，而是直接用來測量被測對象量值的計量器具 。 1.3 計量的基本概念 v （4 4）比對：）比對： 在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類 基準、標準或工作計量器之間的量值進行比較，其目的基準、標準或工作計量器之間的量值進行比較，其目的 是考核量值的一致性。是考核量值的一致性。 v （5 5）檢定：）檢定： 是用高一等級準確度的計量器具對低一等是用高一等級準確度的計量器具對低一等 級的計量器具進行比較，以達到全面評定

27、被檢計量器具級的計量器具進行比較，以達到全面評定被檢計量器具 的計量性能是否合格的目的。一般的計量性能是否合格的目的。一般要求計量標準的準確要求計量標準的準確 度為被檢者的度為被檢者的1/31/3到到1/101/10。 v （6 6）校準：）校準： 校準是指被校的計量器具與高一等級的計校準是指被校的計量器具與高一等級的計 量標準相比較，以確定被校計量器具的示值誤差（有時量標準相比較，以確定被校計量器具的示值誤差（有時 也包括確定被校器具的其他計量性能）的全部工作。也包括確定被校器具的其他計量性能）的全部工作。 v （7 7）量值的傳遞：）量值的傳遞： 指一個物理量單位通過各級基準、指一個物理量

28、單位通過各級基準、 標準及相應的輔助手段準確地傳遞到日常工作中所使用標準及相應的輔助手段準確地傳遞到日常工作中所使用 的測量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。的測量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。 1.3 計量的基本概念 千克原器模型 原件在巴黎原件在巴黎 國際計量局國際計量局 地下室地下室 米原器模型 原件在巴黎原件在巴黎 國際計量局國際計量局 地下室地下室 v 電子測量儀器的發(fā)展 v傳統(tǒng)儀器 v現(xiàn)代儀器 v智能儀器 v虛擬儀器 模擬式模擬式 儀表儀表 數(shù)字式數(shù)字式 儀表儀表 智能化智能化 儀表儀表 虛擬虛擬 儀器儀器 1.4 電子測量儀器的發(fā)展 1.4 電子測量儀器的發(fā)展 傳統(tǒng)儀器傳

29、統(tǒng)儀器 模擬儀器模擬儀器 數(shù)字化儀器數(shù)字化儀器 指針式三用表指針式三用表 示波器示波器 數(shù)碼顯示儀表數(shù)碼顯示儀表 軟硬兼施軟硬兼施 多功能多功能 高精度高精度 自動化自動化 改進方向改進方向 特點特點 全由硬件組成全由硬件組成 功能單一固定功能單一固定 精度較低精度較低 人工操作人工操作 現(xiàn)代儀器現(xiàn)代儀器 智能化智能化 模塊化模塊化 虛擬化虛擬化 網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化 發(fā)展方向發(fā)展方向 性能優(yōu)異功能多性能優(yōu)異功能多 儀器與計算機融合儀器與計算機融合 硬件與軟件結合硬件與軟件結合 特點特點 智能儀器智能儀器 程控儀器程控儀器-自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng) 虛擬儀器虛擬儀器 主要形式主要形式 1.4 電子測量

30、儀器的發(fā)展 智能儀器智能儀器 ( (計算機嵌入儀器計算機嵌入儀器) ) 通常人們把內(nèi)含微處理器和通常人們把內(nèi)含微處理器和GPIBGPIB接口接口的儀器稱為智能儀器的儀器稱為智能儀器 測試模塊測試模塊 或信號源或信號源 智能儀器智能儀器 自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng) 1.4 電子測量儀器的發(fā)展 GPIB GPIB（General-Purpose Interface BusGeneral-Purpose Interface Bus）- -通用接口總線通用接口總線 ，是一種工程控制用的協(xié)議。最初由，是一種工程控制用的協(xié)議。最初由HPHP公司提出，目公司提出，目 前成為一種國際標準，遵守的協(xié)議為前成為一種

31、國際標準，遵守的協(xié)議為IEEE488IEEE488。一般。一般 被用來使用任何編程語言如被用來使用任何編程語言如VBVB、VcVc、C+C+實現(xiàn)電腦對實現(xiàn)電腦對 儀器的控制。當然也有某些儀器制造商自己開發(fā)的語儀器的控制。當然也有某些儀器制造商自己開發(fā)的語 言支持言支持GPIBGPIB。如。如keithleykeithley公司使用的公司使用的testpointtestpoint，NINI公司公司 的的labviewlabview等。實現(xiàn)這種控制首先要被控儀器支持等。實現(xiàn)這種控制首先要被控儀器支持GPIBGPIB ，其次，工控機安裝，其次，工控機安裝IEEE488IEEE488卡，并通過卡，并通

32、過gpibgpib線連接兩線連接兩 個設備。個設備。 GPIBGPIB比串口控制提高了傳輸速率和同時支持的設備比串口控制提高了傳輸速率和同時支持的設備 總數(shù)。但是目前已經(jīng)被傳輸速率更快支持設備總數(shù)更總數(shù)。但是目前已經(jīng)被傳輸速率更快支持設備總數(shù)更 多的多的lanlan接口替代。接口替代。 1.4 電子測量儀器的發(fā)展 IEEE-488 IEEE-488 總線是并行總線接口標準?？偩€是并行總線接口標準。IEEE-488IEEE-488總線總線 用來連接系統(tǒng)，如微計算機、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示用來連接系統(tǒng)，如微計算機、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示 器等設備及其他儀器儀表均可用器等設備及其他儀器儀表均可用IEEE

33、-488IEEE-488總線裝配起總線裝配起 來。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號來。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號 ，連接方式為總線方式，儀器設備直接并聯(lián)于總線上，連接方式為總線方式，儀器設備直接并聯(lián)于總線上 而不需中介單元，但總線上最多可連接而不需中介單元，但總線上最多可連接1515臺設備。最臺設備。最 大傳輸距離為大傳輸距離為2020米，信號傳輸速度一般為米，信號傳輸速度一般為500KB/s500KB/s，最，最 大傳輸速度為大傳輸速度為1MB/s1MB/s。 1.4 電子測量儀器的發(fā)展 虛擬儀器虛擬儀器（儀器融入計算機儀器融入計算機） VIVI，Virtual I

34、nstrumentsVirtual Instruments是檢測技術與計算機技術和通信技術有機結是檢測技術與計算機技術和通信技術有機結 合的產(chǎn)物。它是美國國家儀器（合的產(chǎn)物。它是美國國家儀器（NINI，National InstrumentsNational Instruments）公司于）公司于 19811981年提出的個人儀器（年提出的個人儀器（Personal Computer InstrumentPersonal Computer Instrument）的）的 基礎上發(fā)展起來的。虛擬儀器基礎上發(fā)展起來的。虛擬儀器 是指在通用計算機上添加一層是指在通用計算機上添加一層 軟件和一些硬件模塊，使用戶軟件和一些硬件模塊，使用戶 操作這臺通用計算機就像操作操作這臺通用計算機就像操作 一臺真實的儀器一樣。虛擬儀一臺真實的儀器一樣。虛擬儀 器技術強調(diào)軟件的作用，提出器技術強調(diào)軟件的作用，提出 了了“軟件就是儀器軟件就是儀器”的概念。的概念。 1.4 電子測量儀器的發(fā)展 D/A-D/A-由軟件產(chǎn)生測試信號由軟件產(chǎn)生測試信號 A/D-A/D-采集測量數(shù)據(jù)采集測量數(shù)據(jù) 1 1 數(shù)