電子測量技術 第3版 第9章 電子儀器的發(fā)展趨勢

第9章電子儀器的發(fā)展趨勢和自動測試系統(tǒng)9.1概述9.2智能儀器9.3自動測試系統(tǒng)簡介9.1概述

與計算機技術緊密結(jié)合實現(xiàn)自動化測量的電子設備主要分為兩大類：一是帶微處理器的所謂智能儀器。一是自動測試系統(tǒng)，它是由可程控儀器經(jīng)通用接口與計算機連接成系統(tǒng)，測試工作由計算機控制按照預先編制的程序自動進行。9.2智能儀器9.2.1智能儀器及其發(fā)展所謂“智能”，即人工智能。而所謂智能儀器，顧名思義，是指儀器具有一定的人工智能，即儀器可以代替一部分人的腦力勞動。目前的智能儀器常常是指以微處理器為中心而設計的儀器。微處理器（Microprocessor）,簡稱μP，是微電子技術發(fā)展的產(chǎn)物，是用大規(guī)模集成電路工藝實現(xiàn)的可編程邏輯控制器或微程序控制器。

微處理器應用于電子測量儀器之后，使傳統(tǒng)的電子測量儀器發(fā)生了巨大變化，智能儀器與傳統(tǒng)的測量儀器相比有著本質(zhì)的區(qū)別。它可以存儲、計算、處理數(shù)據(jù)，具有記憶、控制和邏輯判斷功能，測量精度大大提高，甚至在某些方面引起了測量原理的變革。9.2.2智能儀器的特點

1．測量的自動化由于微處理器的應用，可以通過預先編制好的程序進行自動測量。

2．一機多用在智能儀器中，利用微處理器的可編程能力和運算能力，可實現(xiàn)一機多用，擴展儀器的功能，提高其性能價格比。

3．輸入輸出多樣化智能儀器可以針對具體情況以不同方式輸入數(shù)據(jù)，以不同方式輸出測量結(jié)果。

4．精度高由于微處理器具有很強的運算和數(shù)據(jù)處理功能，在智能儀器中可以充分利用這一特點來消除測量誤差，提高測量精度。

5．簡化電路結(jié)構(gòu)、降低對硬件的要求在智能儀器中，可以通過軟件代替硬件或降低對硬件的要求，這樣不僅可以簡化儀器的結(jié)構(gòu)，而且可以提高儀器的可靠性，降低儀器的成本。

6．操作簡單，維修方便由于智能儀器自動化程度較高，需要人工控制的工作減少，儀器在使用時非常簡單，可以使用非熟練人員，甚至非技術人員操作。9.2.3智能儀器的基本結(jié)構(gòu)

智能儀器的組成，主要包括微計算機（專用的），測試功能或信號發(fā)生器、通用接口母線三部分。

儀器中的鍵盤控制和顯示輸出部分，可以看成微機系統(tǒng)的組成部分。

在智能儀器中，基本上用鍵盤操作代替了傳統(tǒng)儀器面板上的開關和旋鈕。

智能儀器的顯示和輸出部分，也受微型計算機控制。首先，智能儀器中微計算機處理的是數(shù)字信號，由智能儀器和標準接口母線組成的自動測試系統(tǒng)也是數(shù)字系統(tǒng)。智能儀器中計算機向測試功能發(fā)送的信號和后者發(fā)送回計算機的信號最終都要變成數(shù)字信號。因而智能儀器中要增加一些A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路，使儀器中的各部分都能在微計算機統(tǒng)一指揮下工作。9.3自動測試系統(tǒng)簡介通常把在最少人工參與的情況下，能自動進行測量、數(shù)據(jù)處理并以一定方式顯示或輸出測試結(jié)果的系統(tǒng)稱為自動測試系統(tǒng)（AutomaticTestSystem。縮寫為ATS）。9.3.1自動測試系統(tǒng)的基本概念自動測試系統(tǒng)包括以下五部分：1．控制器主要是計算機。如小型機、PC機、微處理機、單片機等，它是系統(tǒng)的指揮控制中心。2．程控儀器、設備包括各種程控儀器、程控開關、執(zhí)行無件、程控伺服系統(tǒng)，以及顯示、打印、存儲記錄等器件，能完成確定的測試、控制任務。3．總線與接口電路它們是連接控制器與各程控儀器、設備的通道，完成數(shù)據(jù)的傳輸與交換。4．測試軟件為了完成系統(tǒng)測試任務而編制的各種應用軟件。例如，測試主程序、驅(qū)動程序、I/O軟件等。5．被測對象測試任務的不同，被測對象千差萬別。由操作人員采用非標準方式通過電纜，接插件、開關等與程控儀器和設備相連。自動測試系統(tǒng)的發(fā)展大體經(jīng)歷了三個階段：1．第一代總裝階段主要用于大量重復性測試、非?？焖俚臏y試、較復雜的必須要高度熟練技術人員的測試和對工作人員健康有害或操作人員難于接近測試現(xiàn)場的情況。常見的第一代自動測試系統(tǒng)主要有自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，自動分析系統(tǒng)等。9.3.2自動測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

2．第二代接口標準化階段用標準化的接口母線（InterfaceBus）把測試系統(tǒng)中各有關設備按積木的形式連接起來，并且給部分設備配以標準化的接口功能電路。目前使用的標準化接口母線系統(tǒng)，有幾種不同的類型，但是應用最廣的是所謂通用接口母線系統(tǒng)。

3．第三代基于PC儀器階段把計算機和測試系統(tǒng)更緊密的結(jié)合起來，融合成一體，用強有力的軟件代替儀器的硬件功能。自動測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是虛擬儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是利用PC機（個人計算機）的顯示功能模擬真實儀器的控制面板，以多種形式表達輸出檢測結(jié)果，利用PC軟件功能實現(xiàn)信號的運算、分析、處理，由I/O接口設備完成信號的采集、測量與調(diào)整，從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統(tǒng)?，F(xiàn)代電子測量儀器的發(fā)展趨勢是智能儀器、自動測試系統(tǒng)。

1．智能儀器是以微處理器為核心而設計的儀器。它可以存儲、計算、處理數(shù)據(jù)，具有記憶、控制和邏輯判斷功能，測量精度大大提高。智能儀器與傳統(tǒng)儀器相比有很多特點。本章小結(jié)

智能儀器的基本組成包括微計算機（專用的），測試功能或信號發(fā)生器、通用接口母線三部分。在智能儀器中計算機軟件能代替?zhèn)鹘y(tǒng)測量儀器中的硬件功能，降低了儀器的成本、體積和功耗，增加了儀器的可靠性。

2．自動測試系統(tǒng)是能自動進行測量、數(shù)據(jù)處理并以一定方式顯示或輸出測試結(jié)果的系統(tǒng)。自動測試系統(tǒng)包括五部分：控制器、程控儀器、總線與接口電路、測試軟件和被測對象。自動測試系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：總裝階段、接口標準化階段和基于PC儀器階段。自動測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢