智能仪器和自动测试系统

（4）电压、电阻或频率测量
（5）电流或频率测量
（6）二极管及导通性测试
9.3 自动测试系统
9.3.1 自动测试系统的发展概况 第一阶段，总装阶段。将几种不同的输入和输出电路 的几种可程控仪器总装在一起形成一个组装系统。这 种系统的设计、维护复杂，适应性不强，研制费用较 高。 第二阶段，接口标准化阶段。这种系统组建方便，由 专门的通用接口电路更改、增加测试内容很灵活，显 示了很大的优越性，因此得到了广泛的应用。 第三阶段，PC仪器（Personal computer-based instrument）阶段。在此出现了所谓的“虚似仪器” （Virtual Instrument），给测试系统带来了革命性 的冲击，对测试理论、测试方法等很多方面都产生了 重大影响。
3. 虚拟仪器的使用 虚拟仪器的使用主要是软件的使用，所以重点介绍LabVIEW 的使用。 所有的LabVIEW 应用程序，即虚拟仪器（VI），它包括前 面板（front panel）、流程图（block diagram）以及图标/连 结器(icon/connector)三部分。
图标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
（7）Windows＞＞Show Diagram 打开流程图窗口。从功能模板 中选择对象，将它们放到流程图上，组成流程图 。
该流程图中新增的对象有两个乘法器、两个数值常数、一 个随机数发生器、一个进程监视器，温度和容积对象是由前面 板的设置自动带出来的。 a. 乘法器和随机数发生器由Functions＞＞Numeric 中拖出。 b. 进程监视器（Process Monitor）不是一个函数，而是以子VI 的方式提供的，它存放在LabVIEW\Activity目录中，调用它的 方法是在Functions＞＞Select a VI下打开Process Monitor， 然后在流程图上点击一下，就可以出现它的图标。 （8）用连线工具将各对象按规定连接。a中的遗留问题创建数值常 数对象的另一种方法是在连线时一起完成。具体方法是：用连 线工具在某个功能函数或VI的连线端子上单击鼠标右键，再从 弹出的菜单中选择Create Constant，就可以创建一个具有正确 的数据格式的数值常数对象。 （9）选择File＞＞Save, 把该VI 保存为LabVIEW\Activity目录中 的Temp& Vol.vi。在前面板中，单击Run（运行）按钮，运行该 VI。注意电压和温度的数值都显示在前面板中。 （10）选择File＞＞Close，关闭该 VI 。
控制面板 子模板下还包括多个对象
子面板
4. LabVIEW的初步操作举例 例1 创建VI和调用子VI 建立一个测量温度和容积的VI，其中须调用一个仿真测量温度和容积 的传感器子VI。 步骤如下： （1）选择File＞＞New，打开一个新的前面板窗口。 （2）从 Controls＞＞Numeric中选择Tank放到前面板中。 （3）在标签文本框中输入“容积”，然后在前面板中的其他任何位置单击 一下。 （4）把容器显示对象的显示范围设置为0.0到1000.0。 a. 使用文本编辑工具（Text Edit Tool），双击容器坐标的10.0标度，使它 高亮显示。 b. 在坐标中输入1000，再在前面板中的其他任何地方单击一下。 这时0.0 到1000.0 之间的增量将被自动显示。 （5）在容器旁配数据显示。 将鼠标移到容器上，点右键，在出现的快速菜单中选Visible Iterms＞ ＞Digital Display即可。 （6）从Controls＞＞Numeric中选择一个温度计，将它放到前面板中。设 置其标签为“温度”,显示范围为0到100，同时配数字显示。可得到如 图所示的前面板图。
2. 虚拟仪器的主要特点 ① 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 ② 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造 出功能更强的仪器。 ③ 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。 在虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和 数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语 言是美国NI公司的LabVIEW。 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一 种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验 室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的 硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用 TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵 活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化 的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
名称 操作值 选择工具 文本编辑 连线工具 对象菜单 窗口漫游 断点设置与清除 数据探针 颜色提取 颜色设置
功能 用于前面板的控制与显示 用于选择和移动对象 输入文本 在流程图上连接对象 用鼠标右键弹出快捷菜单 移动窗口 在流程图上设置断点 用语探测数据流线上的数据变化 颜色提取用于编辑其他对象 用来给对象定义颜色



(VAC+VDC)及(AAC+ADC)真有效值的运算功能。 ������ 可选择二线式或四线式电阻量测，量测量程在不同量测速 度分别为：慢速(Slow)：最高量测量程可至120MΩ，最佳分辨 率可至1MΩ中、快速(Medium/Fast)：最高量测量程可300MΩ， 最佳分辨率可至10MΩ。 交直流电流量测量程12mA～12A，最佳分辨率可至0.1微安培 (μA)。 频率量测量程可至1兆赫(MHz)，最佳分辨率可至0.01Hz。 dBm 测量功能可选择2Ω～8000Ω的阻抗值并且具音频功率dBw 测量能力。 (REL)归零功能可于量测前消除残留的读值。 (Hi/Lo/Pass)比较功能可判别量测值与设定值的比较结果，如容 许(Pass)、过高(Hi)或过低(Lo)。 动态记录模式可记录下最大值、最小值。 CAL功能可执行快速免开机壳校正。
9.2 智能仪器
1．智能仪器的特点 （1）使用方便。智能仪器用键盘操作代替传统仪器中的各种旋钮 或开关，仪器面板的布置与仪器功能部件的安排可以完全独立 进行，既提高了仪器的技术性能又方便了仪器的操作使用。 （2）测量准确度高。微处理器的运用极大地提高了仪器的运算性 能。例如利用微处理器的算术运算和逻辑判断功能按照一定的 算法可以方便地消除由于零点漂移、增益的变化和干扰等因素 所引起的误差，从而提高了仪器的测量准确度。 （3）自动化程度高。智能仪器运用微处理器的程序控制功能，可 实现量程自动转换、自动调零、电平自动调整、自动校准及自 动诊断故障等功能。 （4）强大的测量功能。智仪器运用微处理器的数据处理能力，可 将几个基本参数的测量结果综合起来，经过运算处理间接获得 所需其他参数。 （5）具有人机对话能力。智能仪器具有较好的人-机对话能力和编 程操作功能，可实现对测量过程、数据运算处理、显示及运行 状态监控等操作。 （6）具有远程操作功能。智仪器一般都配有GPIB或RS-232等接口， 具有远程操作功能，可与计算机和其他仪器一起组成自动测试 系统。
9.3.2 虚拟仪器 1. 虚拟仪器概述 虚拟仪器（Virtual instrumention）是基于计算机的测量 仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方 向。简单地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器 内部，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能 的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强 大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器 装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各 种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。
2. 智能仪器的结构 现代智仪器实际上是专用的微型计算机系统，它由硬件和软件 两部分组成。 硬件部分主要包括主机、模拟量输入/输出通道、校准通信接口等， 基本结构如图。
输入/输出接口
微 机 系 统 通信接口
键盘及显示接口
软件部分主要包括监控程序、运算处理程序和接口管理程序几部分。
9.2.2 智能化数字万用表的使用 Escort-3146A 型位双显示台式万用表具有120,000的满刻度读 数，适用于实验室、生产线、维修现场与搭配系统等，是一款 高功能价格比的数字电表。 1. 主要功能 双显示的真空荧光管显示屏可同时显示输入信号的两种不同参 数，例如直流电压与交流电压。 透过RS-232(标准配件)或IEEE-488(可选配件)执行远程操作。 不同的量测速度具有不同的满刻度读数： 慢速120,000计数～2次/秒； 中速40,000计数～5次/秒； 快速4,000计数～20次/秒。 直流电压量测量程可至±1000VDC，最佳分辨率可至1μ V的量测 灵敏度。 真有效值交流电压量测量程可至750Vrms 可量测交流电压频率量程： 机型-A为20Hz～100kHz 机型-B为40Hz～30kHz
本章小结




以微处理机为基础的智能仪器，具有键盘操作和通信接口，可 实现自动测量等特点，如智能化DVM、智能化DMM、智能RLC 测量仪、智能电子计数器、智能逻辑分析仪、数字存储示波器 等。 虚拟仪器（Virtual instrumention）是基于计算机的测量仪器。 简单地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器内部， 其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益 强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目 前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计 算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器 功能。虚拟仪器主要是指这种方式。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚 拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字 信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是 美国NI公司的LabVIEW。 虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机 的连接。目前使用较多的是IEEE488或GPIB协议，未来的仪器 也应当是网络化的。