第6章 电压测量为主的智能仪器
ASD936无线充智能测试设备 用户手册说明书
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◆客服电话：400-1656-165目录第一章验货安装 (5)1.1验货 (5)1.2清洁 (5)1.3连接部分的安装 (5)1.4安装尺寸 (5)1.5安装位置 (5)第二章快速入门 (6)2.1自检 (6)2.2前面板介绍 (7)2.3后面板介绍 (7)2.4触控屏介绍 (8)第三章技术规格 (9)第四章功能特性 (10)4.1研发模式 (10)4.2自动模式 (11)第五章基本操作 (13)5.1开机 (13)5.2研发模式 (15)5.3自动模式 (16)5.3.1参数设置 (17)5.3.2测试选项 (23)5.3.3启动测试 (24)5.3.4导出报表 (25)5.4其他功能 (25)第六章设备接口 (28)6.1前面板接口 (28)6.2后面板接口 (28)6.3触控屏接口 (29)第六章常见问题 (30)第七章保修协议 (15)简介ASD936无线充智能测试设备由测试仪及触控屏两部分组成，集快充电源、电子负载功能于一体。
智能仪器的组成及特点PPT课件
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双金属温度计
双金属温度计
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电磁流量计
1151型压力变送器
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UL型阻移式物位计
位移变送器： 输出4~20mA、0~5V或 0~10V、0~±5V的标准 电信号
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轮辐式称重传感器：适用于平台秤、 汽车衡、轨道衡及料仓物位测量与控 制。
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⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
独立的仪器总线是由各生产厂家自行定义而无统一标准，使用户在组建个人仪 器系统时难以在不同厂家生产的仪器插卡中进行选配，妨碍了个人仪器的推广和 发展。
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
1987年HP和泰克等五家仪器公司在经过一段扎实工作之后，联合提出适合于个 人仪器系统标准化的接口总线标准VXI规范，并为世界各厂家所接受。
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1.2 智能仪器及测试系统的发展
模拟 仪器
数字 仪器
卡式仪器 及系统
智能仪器与 自动测试系统
虚拟仪器 及系统
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一、 独立式智能仪器及自动测试系统
1、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有微处理器和GP–IB接口的 独立式智能仪器在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性 能可以做得很高。这类仪器在技术上已经比较成熟，正在或已经成为当前电子实 验室的主流仪器模式。 目前，大多数传统的电子仪器已有相应换代的智能仪器产品，我国科研院所 使用的电子仪器正在进行着用智能仪器逐步取代相应传统仪器的工作。
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2、自动测试系统
从计算机系统结构的角度看，自动测试系统是一个分布式多微机系统，系统内 的各智能仪器在任务一级并行工作，它们各自具备完备的硬件和软件，因而能相对 独立地工作，它们之间通过外部总线松散耦合，相互间也可通信。
19280智能仪器原理及应用
课程名称：智能仪器原理及应用课程代码： 09280第一部分课程性质与特点一、课程性质与特点1．课程性质《智能仪器》是高等教育自学考试电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。
智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。
通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。
2．课程特点智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。
旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。
因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求1．课程目标使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。
2．基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点，模拟量输入输出通道，人机接口，通信接口，以及典型处理功能，掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成，还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法，了解VXI和LabVIEW仪器系统的组成原理。
三、与本专业其他课程的联系1．学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。
因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学.2．本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。
第二部分考核内容与考核目标第一章导论一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。
《智能仪器仪表》课件
空气质量监测
01
智能仪器仪表可以实时监测空气质量，为环境保护部门和公众
提供准确的数据。
水质监测
Байду номын сангаас
02
通过智能仪器仪表，可以检测水体的各种参数，如pH值、浊度
、溶解氧等，确保水质安全。
气象监测
03
智能仪器仪表在气象监测中发挥着重要作用，如风速、风向、
温度、湿度等参数的监测。
05
智能仪器仪表的未来展望与挑战
1 2
医疗诊断设备
智能仪器仪表广泛应用于医疗诊断设备中，如心 电图机、血压计等，提高诊断准确率。
病人监护系统
通过智能仪器仪表，可以实时监测病人的生理参 数，为医护人员提供及时准确的病人信息。
3
医疗影像设备
智能仪器仪表在医疗影像设备中发挥着重要作用 ，如CT、MRI等设备中的图像处理和数据分析。
环境监测领域的应用
总结词
随着智能仪器仪表的普及，安全与隐私保护成为亟待解决的问题，需要加强数据 加密、访问控制和安全审计等方面的措施。
详细描述
由于智能仪器仪表通常需要收集和处理大量敏感数据，因此需要采用强大的加密 技术和访问控制机制来保护数据安全。同时，应加强安全审计和监控，及时发现 和应对潜在的安全威胁。
成本与普及率的考量
04
智能仪器仪表的实际应用案例
工业自动化领域的应用
自动化生产控制
智能仪器仪表在工业自动 化领域中主要用于实时监 测和控制生产流程，确保 产品质量和生产效率。
智能传感器
通过智能传感器，可以实 时监测机器的运行状态， 预测潜在故障，并及时采 取措施，减少停机时间。
数据集成与分析
智能仪器仪表能够收集大 量生产数据，通过数据分 析，帮助企业优化生产流 程，降低成本。
智能仪器及其特点
智能仪器及其特点1、智能仪器概述随着微电子技术的不断发展，以及超大规模集成电路芯片(即单片机)的出现，智能仪器得到了迅速发展。
智能仪器以微处理器或单片机为核心，具有信息采集、显示、处理、传输以及优化检测与控制等多种功能：有些甚至还具有专家推断、逻辑分析与决策的能力。
智能仪器的出现，极大地扩充了常规仪器的应用范围。
由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。
并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等产生了极其深远的影响。
2、智能仪器的组成智能仪器主要由硬件和软件两部分组成。
(1)硬件硬件主要包括主机电路、模拟量输入输出通道、人机接口和标准通信接口电路等，如图1所示。
主机电路通常由微处理器、程序存储器以及输入输出I/O接口电路等组成，有时，主机电路本身就是个单片机。
主机电路主要用于存储程序与数据，进行系列的运算和处理，并参与各种功能控制。
模拟量输入输出通道主要由A/D转换器，D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。
主要用于输入和输出模拟信号，实现模数与数模转换。
人机接口主要由仪器而板上的键盘和显示器等组成,用来建立操作者与仪器之间的联系。
标准通信接口使仪器可以接受计算机的程控命令，用来实现仪器与计算机的联系。
一般情况下，智能仪器都配有GPIB等标准通信接口。
此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机—PC机，由PC机进行全局管理。
(2)软件软件即程序，主要包括监控程序、接口管理程序和数据处理程序三大部分。
监控程序而向仪器而板和显示器，负责完成如下工作:通过键盘操作，输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数：通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置：对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理：以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。
接口管理程序主要而向通信接口，负责接收并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并根据通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果以及向应计算机远程控制命令。
电学量的测量与仪器
电学量的测量与仪器电学是研究电现象、电性质和电作用的科学，电学量的测量与仪器是电学研究的重要部分。
本文将详细介绍电学量的测量与仪器的相关知识。
一、电学量的测量电学量的测量是指利用测量仪器或仪表对电学量进行定量测定的过程。
电学量测量是电学研究、生产和维修的重要手段，主要包括电压、电流、电阻、电容、电感等电学量的测量。
1. 电压的测量电压是电场力线在单位正电荷上的作用力，单位为伏特（V）。
电压的测量方法有直流电压测量和交流电压测量。
常用的电压测量仪器有电压表、数字多用表等。
（1）直流电压测量直流电压测量时，应将电压表的正接线柱接到电路的高电位，负接线柱接到电路的低电位。
测量时要注意电压表的量程选择，避免电压超出电压表的量程而导致电压表损坏。
（2）交流电压测量交流电压测量时，应使用交流电压表或数字多用表。
测量时要注意交流电压的有效值、峰值、峰-峰值等参数的区分，选择合适的测量范围。
2. 电流的测量电流是单位时间内电荷通过导体横截面的数量，单位为安培（A）。
电流的测量方法有直流电流测量和交流电流测量。
常用的电流测量仪器有电流表、钳形电流表、数字多用表等。
（1）直流电流测量直流电流测量时，应将电流表串联在电路中，注意电流表的量程选择，避免电流超出电流表的量程而导致电流表损坏。
（2）交流电流测量交流电流测量时，可使用钳形电流表进行非接触式测量，方便快捷。
也可使用数字多用表进行测量，注意选择合适的测量范围。
3. 电阻的测量电阻是阻碍电流流动的性质，单位为欧姆（Ω）。
电阻的测量方法有直流电阻测量和交流电阻测量。
常用的电阻测量仪器有电阻表、数字多用表等。
（1）直流电阻测量直流电阻测量时，应将电阻表的两个测试笔接到电阻两端，注意电阻表的量程选择，避免电阻超出电阻表的量程而导致电阻表损坏。
（2）交流电阻测量交流电阻测量时，可使用数字多用表进行测量，注意选择合适的测量范围。
4. 电容的测量电容是储存电荷的能力，单位为法拉（F）。
第六章 智能化检测技术(上)
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《现代检测理论与技术》 第六章 智能化检测技术（上）
6.1 智能化检测概述
6.1.4 智能化检测与自动测试
智能检测与自动测试是相辅相成的。自动测试技术的发展是智能检测的基 础，智能检测是自动测试的高级阶段。 自动测试系统是对那些能自动完成激励、测量、数据处理，并显示或输出 测试结果的一类系统的统称。 （1）第一代自动测试系统——专用型 专用型是针对具体测试要求而定制的，用于测试工作量很大的重复测试， 高可靠性的复杂测试等。用来提高测试速度或用于人员难以进入的恶劣环境。 第一代自动测试系统的缺点突出表现在接口及标准化方面。 （2）第二代自动测试系统——台式仪器积木型 在标准接口总线的基础上，以积木方式组建的系统。普遍采用的接口总线 为通用接口总线GPIB（美国称IEEE488，HP－IB；欧洲、日本称IEC625）。 基于GPIB总线的自动测试系统的主要缺点表现为：总线的传输速率不大； 机箱、电源、面板、开关大部分都是重复配置的。
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《现代检测理论与技术》 第六章 智能化检测技术（上）
6.1 智能化检测概述
[例]：基于GPIB和局域网的分布式自动测试系统（检测实验室）
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《现代检测理论与技术》 第六章 智能化检测技术（上）
6.1 智能化检测概述
（3）第三代自动测试系统——模块化仪器集成型 主要由模块化的仪器和设备所组成。 ——GPIB（General Purpose Interface Bus）通用接口总线； ——CAMAC（Computer Automated Measurement And Control）计算机辅 助（自动）测控系统； ——VXI（VME bus Extantions for Instrumentation）是VME（Versa Module Eurocard）计算机总线向仪器测试领域的扩展，具有高达 40Mbps的数据传输速率； ——PXI（PCI Extension for Instrumentation）是PCI总线（其中的 Compact PCI总线）向仪器测量领域的扩展，其中数据传输速率为 132-264Mbps。
智能电参数测量仪说明书
_________________________________________________________________智能电参数测量仪IV-1001/1002/1003使用手册___________________________________________第一章概述IV-1001/1002/1003智能电参数测量仪是集电压测试、电流测试、功率测试、功率因数测试于一体的多功能测量仪。
内部采用高速度处理器，是一种智能式电工仪表。
广泛应用于照明电器、电动工具、家用电器、电机、电热器具等领域的生产企业的生产线、实验室和质检部门。
IV-1001/1002/1003智能电参数测量仪具有以下特点：1、数字显示，读数直观；2、四窗口同时显示真有效值电压、真有效值电流、峰值电流、功率、功率因数、频率，测试快速；3、电压、电流量程自动转换，提高测量精度；4、测量精度不受波形影响；5、可靠性高，寿命长；*6、可自由设定上下限参数，有合格讯响功率。
批量检测提高效率；第二章基本原理基本原理如图1所示：由微型计算机控制，进行程控放大，并通过采样保持器，由模拟/数字转换器A/D 把电压转换成数字信号，并把数字信号传输至微型计算机，计算出电压真有效值（U RMS ）并把数值输出到显示器显示。
被测电流信号通过电流传感器后，信号转换为弱电压信号，同被测电压一样，经过程控放大、采样保持、A/D 转换，在微型计算机里计算出电流真有效值（I RMS ）和电流峰值（I p ）后并显示。
电压真有效值（U RMS ）、电流真有效值（I RMS ）、有功功率（P ）、功率因数（PF ）峰值测量按如下公式计算：上式中N 为以周期内采样的点数（周期取决于被测信号的频率），U i 和I i 为某一采样时刻的数值。
第三章 技术指标一、测量范围和基本误差P =P U R M S I R M S ×P F =N 1U i ×I i U R M S =Σ i =1N N 1Σ i =1N ()U i 2I R M S =N 1Σ i =1N (I )i 2待测设备键盘IV-1001型IV-1002型IV-1003真有效值电压1.00 V ~300.0V（自动量程）±(0.4%读数+0.1%量程+3字)真有效值电流0.001A ~10A（自动量程）±(0.4%读数+0.1%量程+3字)峰值电流0.001A ~12A（自动量程）±(0.4%读数+0.1%量程+3字)功率0.03 W ~3000W ±(0.4%读数+0.1%量程+3字)功率因数0.000~1.000±(0.004+0.001/读数+3字)频率16Hz-650Hz±0.5Hz二、仪器供电要求供电电压：220V±10%电源频率：45Hz~65Hz最大功率：15VA三、外形尺寸：宽×高×深=220mm×100mm×365mm(IV-1003:宽×高×深=220mm ×100mm×300mm)仪表重量：约2.5千克(IV-1003约2.2千克)图2 仪器外观图(1001,1002,1003)图2 仪器外观图(1001,1002, )图2 仪器外观图(1003 ,)第四章操作说明一、仪器前面板如图3所示：图3 仪器前面板二、仪器后面板如图4所示：图4 仪器后面板三、测量与接线方法测量接线见“图4 仪器后面板”。
第6章_光电系统设计PPT课件
由图知，它如同一个低通滤波器的频率特性，即：
s f
so
1
1 2
f
2
2
（6－4）
式中，s(o)是频率为零（直流）或者频率很低时的响应率，f 是光信息的频
率， 为时间常数。
当频率增加时响应率 s f 要降低，当 s f 降到 s o 的 1 2 时所对应
的频率 f0 ，称为上限载止频率，这时有 1 2 f0。
率光谱分布分别是a ()和o ()，光电检测器的光电灵敏度系数为s()时，那 么检测器件的输出 I ()可表示为：
I
(
)
2 1
s
a
o
d
（6－1）
上式表示出了光电检测器件的输出与光谱波长之间的关系，式中 1 和 2 分别为辐射下限波长和上限波长。
光源的辐射波长有一定的范围，存在有峰值波长，光电子检测器件对 波长有选择性，存在一个最灵敏的波长，为充分利用光能， 要求：光电器件与辐射源在光谱特性上相匹配。
第三节 光电系统的设计原则
在光电系统设计时，应针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要 的设计原则。
一、匹配原则
光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分 与电子部分的匹配是十分重要的。这些匹配包括光谱匹配、功率匹配和 阻抗匹配。匹配的核心是如何正常选择光电检测器件。
1．光谱匹配
光谱匹配是指光学系统的光谱特性与光电检测器件的光谱灵敏度特 性相匹配。在光电系统设计中，光谱匹配的核心是光源的光谱峰值波长 应与光电检测器件对光谱的灵敏波长相一致。通常是先根据光电系统的 功能要求确定光源，然后再根据光源的峰值波长选用与之光谱匹配的光 电检测器件。
若入射光的波长 为单色光，这时输出电压V 或 I 电流与入射单色 辐射通量 之比称为光谱灵敏度或光谱响应率。
电压检测器原理
电压检测器原理
电压检测器是一种电子设备，用于测量电路中的电压值。
它的原理基于电压分压和比较电压大小。
电压检测器通常由比较器、参考电压源和输出电路组成。
比较器是一个电路，可以将输入电压与参考电压进行比较，并输出一个相应的逻辑电平。
参考电压源提供一个固定的参考电压，作为比较的基准。
输出电路根据比较器的输出状态，将信号转换为特定形式的输出。
当被测电路中的电压超过参考电压时，比较器的输出为高电平；当被测电路中的电压低于参考电压时，比较器的输出为低电平。
输出电路可根据比较器的输出状态，显示或记录测量结果。
为了确保准确性和稳定性，参考电压源通常使用稳压器或精密电压源，以提供一个稳定且可靠的参考电压。
比较器的选择也很重要，应具有高输入阻抗、高增益、低偏移和低噪声特性。
电压检测器广泛应用于电力系统、电子设备、通信系统等领域。
通过实时监测电路中的电压变化，可以及时发现异常情况，并采取相应的措施，确保电路的正常工作。
《电子测量技术基础》课程教学大纲精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版《电子测量技术基础》课程教学大纲课程名称：电子测量技术基础课程类别：任意选修课适用专业：电子信息工程考核方式：考查总学时、学分：24学时 1.5 学分一、课程性质、教学目标《电子测量技术基础》课程的任务主要是讨论电子测量中的基本概念，主要物理量（电压、频率、时间、相位、）元件参数、阻抗的测量原理、方法，以及常用仪器（示波器、信号源、计数器）的原理。
使学生具有电子测量方面的基本知识和进行科学实验的能力。
其具体的课程教学目标为：课程教学目标1：掌握测量误差基本理论，能进行测量误差分析和数据处理。
课程教学目标2：掌握波形、电压、频率（时间）、频域及数域测量的基本原理和方法。
课程教学目标3：了解电子测量中常用电子仪器的基本原理；课程教学目标4：掌握常用电子仪器的使用方法。
课程教学目标5：了解计算机在电子测量中的应用（智能仪器、自动测试系统、虚拟仪器、虚拟测试等）。
课程教学目标6：对国内外电子测量新技术的发展有所了解。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系注：以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H:表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求本课程的教学环节包括课堂讲授、学生自习、答疑等环节。
通过这些环节的教学，使学生掌握电子测量技术基础的基本方法，常用电子仪器的原理和使用方法。
为今后从事科学实验工作奠定基础。
三、先修课程模拟电路、数字电路四、课程教学重、难点测量误差与结果的处理；信号发生器，示波器原理；电压测量，时间和频率的测量，阻抗测量。
五、课程教学方法与教学手段教学方法上尊重客观认知规律，理论教学与实践教学相结合；通过示讲、示演，了解电子测量技术基础的基础知识；通过电子课件、实物展示、等多种手段加深学生对课程的理解和掌握。
六、课程教学内容第一章电子测量的基本概念（2学时）1．教学内容(1) 电子测量的内容和特点；(2) 电子测量的一般方法；(3) 计量的基本概念。
电子测量与仪器的基础知识
,
。
答：系统误差、随机误差、粗大误差
4、用一只 0.5 级，量程 50V 的电压表测量直流电压，产生的绝对误差 ≤
伏。
答：±0.25V
二、判断
5、粗大误差具有随机性，可采用多次测量，求平均的方法来消除或减少。（ ）
答：错
6、通过多次测量取平均值的方法可减弱随机误差对测量结果的影响。（ ）
答：对
7、绝对误差就是误差的绝对值。（ ）
17、示波管由
、偏转系统和荧光荧三部分组成。
答：电子枪
18、示波器荧光屏上，光点在锯齿波电压作用下扫动的过程称为
。
答：扫描
19、当示波器两个偏转板上都加
时，显示的图形叫李沙育图形，这
种图形在
和频率测量中常会用到。
答：输入正弦信号，相位差
20、示波器为保证输入信号波形不失真，在 Y 轴输入衰减器中采用
答：错
25、电子示波器是时域分析的最典型仪器。（ ）
答：对
三、选择
26、通用示波器可观测
。
A:周期信号的频谱 ； B:信号的波形
C:周期信号的有效值 ； D:周期信号的功率
答：B
27、在示波器垂直通道中设置电子开关的目的是____。
A:实现双踪显示 ； B:实现双时基扫描
C:实现触发扫描 ； D:实现同步
《电子测量及仪器》每章自我测试题（含答案）
第一章 电子测量与仪器的基础知识
一、填空
1、对于一般的工程测量，用
2、相对误差定义为 ________ 与 ________ 的比值，通常用百分数表示。
答：测量的绝对误差，约定值
3、根据误差性质，测量误差可分为 _______________,
《智能仪器》(第二版 程德福 林君)课后习题参考答案
智能仪器考试题型：名词解释、简答、简述、综合没有给重点，但是老师说考题都是由课后习题凝练出来的，所以我将大部分课后习题答案整理出来，仅供参考。
难免有错误，望大家谅解并指出。
课后习题参考第一章1-1 你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。
选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。
解：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。
1-2 结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。
解：P2 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。
由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。
P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。
聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。
特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。
初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。
模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。
高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。
有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。
1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5解：（1）仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分。
第6章数据采集技术
第六章数据采集技术对于智能仪器来讲，输入的信号大多数是模拟信号，而且模拟信号处理要比数字信号复杂的多。
模拟信号的输入也叫做数据采集系统。
由于许多内容，在前边相关课程中已经学过，如放大电路，A/D转换等，所以有的内容不讲或者讲些实例，或讲一些使用的内容。
第一节输入信号的形式模拟信号是比较复杂的，由传感器输出的信号，大多数是mV级的电压信号，如应变仪，热电偶等；也有信号较强的。
许多传感器输出的是0－20mA或4－20mA的电流信号，因为电流对辐射噪声和引线电阻上的压降不敏感，信号可以传输较远的距离。
（为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？为了减少接线的复杂性，传感器选择2线要比多线简单的多，2线既要传输信号，又要给传感器供电，所以设计者从中盗窃4mA电流给传感器放大电路供电，这样4-20mA的标准就确定了。
）一般是将电压信号转变为电流信号，在进入微处理器以前，还得变成电压信号。
变换的方法：1.无源I/V变换最简单的是用精密电阻，如用250Ω的精密电阻，可以将4－20mA转换成1－5V。
无源I/V变换电路是利用无源器件—电阻来实现，加上RC滤波和稳压二极管限幅等保护。
右图为0－10mA转变成0－5V的电路，对于0- 10 mA输入信号，可取R1=100Ω，R2＋RP=500Ω，这样当输入电流在0 -10 mA量程变化时，输出的电压就为0 -5 V范围，RP用于调整输出电压值。
该方法提供的电流较小。
要求信号输出时阻抗很大，即输出电流几乎为零。
要求后面的电路输入阻抗很大。
2. 有源I/V变换有源I/V变换是利用有源器件——运算放大器和电阻电容组成，如图所示。
利用同相放大电路，把电阻R1上的输入电压变成标准输出电压。
该同相放大电路的放大倍数为：A=1+R4/R3若输入电流I 的0－10 mA，R1=200Ω，由R1将电流变成0－2V电压,取R3=100kΩ，R4=150kΩ，就对应电压输出V的0－5 V；若取R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ，则4－20 mA的输入电流对应于1－5 V的电压输出。
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数字多用表DMM是指除能测量直流电压外，还同时能测量交流电压、 电流和电阻等参数的数字测量仪器。
U− U~
Ix
Rx
图6-12 DMM组成框图
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
交直流转换器主要是平均值转换器和有效值转换器两种
一、AD-DC转换器 2.隐含运算式： 隐含运算式是根据直接运算式推演而来的。
已知：
1 U= T
∫
T
0
ui2dt = ui2
2 U o2 = ui2
则：
ui2 Uo = Uo
由此可见，隐含运算式只需一只平方器/除法器和一只积分滤 波器连接成闭环系统，就能完成有效值转换。
6.2 智能化DMM原理
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.4 典型智能DVM介绍
国产HG-1850微处理器DVM 1）多斜积分式A/D 2）自动量程转换，最大显示数112200 3）测量范围：10uV~1000V 4）每隔三分钟自校准一次 5）面板上有自检键 6）数据处理功能键，或编写数据处理程序
6.2 智能化DMM原理
一、多斜积分式A/D转换器
双斜积分式A/D转换器具有抗干扰性强的特点，在采用零点校准和增益 校准的前提下，其转换精度也可以做得很高，但转换速度较慢。 采用三斜积分式A/D转换器，其转换速率分辨率的乘积可比传统双积分 式A/D提高二个数量级以上。
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.3 智能DVM中的A/D转换技术
第6章 电压测量为主的智能仪器
智能数字电压表（DVM） 智能数字多用表（DMM） 智能RLC测试仪
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.1 概述 • 一、组成 智能DVM是指以 微处理器为核心 的数字电压表。
微处理器 程序存储器 数据存储器
内部总线
I/O
I/O
I/O
I/O 标准仪用 接口
被测电压 输入 电路
T 0≤t≤ − U A sin ωt 2 = − U sin ωt Uo = A U A sin ωt T ≤ t ≤ T 2
0≤t ≤T
平均值电路结构简单，成本低，广泛用于低精度DMM中。
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
二、真有效值AD-DC转换器 高精度DMM广泛采用的是真有效值转换器。 真有效值转换器输出的直流电压，线性的正比于被测各种交流信 号的有效值，基本上不受输入波形失真度的影响。 1）直接运算式 2）隐含运算式
• 6.1.1 概述 • 二、智能DVM的功能及主要技术指标
1. 量程 主要技术指标： 2. 位数 3. 测量准确度 4. 分辨率 5. 输入阻抗 6. 输入电流 7. 测量速率
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.2 输入电路
输入电路的主要作用是提高输入阻抗和实现量程转换。 1071型智能DVM输入电路主要由 衰减器、输入放大器、有源滤波器、输入电流补偿电 路及自举电路等部分组成。
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
二、真有效值AD-DC转换器 在数学上，有效值与均方根值是同义词。可写成： U = 1. 直接运算式：
U o = ui2
1 T
∫
T
0
ui2 dt = ui2
ui
图6-15 直接运算式有效值转换器
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
T1 = N1T0
T2 = N 2T0
N1 N2 = Ui UR
例题讲解
1、双斜积分式DVM基准电压Vr=10V，第一次积分时间T1=100ms， 时钟频率f0=100kHz， 问：（1）该DVM为多少位的电压表？（2）该DVM的分辨力为多少？ （3）DVM显示出T2时间内的计数值N2=5600，问被测电压Vx=? 答案： （1） 故DVM为四位 （2）分辨力 （3）
Ux
DVM
200Ω 2 kΩ 20kΩ 200kΩ 2 MΩ
Is
图6-18 恒流源法（二端测量）原理图
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.3 其他模拟转换技术
一、欧姆转换器
2. 恒流源法（四端测量）适于测小电阻
Rx
r1 r2
A
r1'
Rx
B
r2'
r1''
－A
r2'' Ux
Ux Is
Is
(a) 图6-19 恒流源法（四端测量）原理图
• 6.1.3 智能DVM中的A/D转换技术
高精度的智能DVM一般不直接采用集成A/D转换器芯片， 而是在一般A/D转换器的基础上，借助于软件来形成高精 度的A/D转换器。
广为采用的有： 多斜积分式A/D转换器 脉冲调宽式A/D转换器
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.3 智能DVM中的A/D转换技术
Uo
一、多斜积分式A/D转换器
T1
T21
T22
Uo
U'
T1
TC
T21
T22
图6-5 多斜积分式A/D转换器转换波形图
例题讲解
1、双斜积分式DVM基准电压Vr=10V，第一次积分时间T1=100ms， 时钟频率f0=100kHz， 问：（1）该DVM为多少位的电压表？（2）该DVM的分辨力为多少？ （3）DVM显示出T2时间内的计数值N2=5600，问被测电压Vx=?
A/D 转换器
键盘
显示 外部仪用 标准总线
图6-1 智能DVM的典型结构
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.1 概述 • 二、智能DVM的功能及主要技术指标
数据处理功能： 1. 标定（AX+B） 2. 相对误差（%） 3. 极限（LMT） 4. 最大/最小值 5. 比例 6. 统计
6.1 智能化DVM原理
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.3 智能DVM中的A/D转换技术
二、脉冲调宽式A/D转换器
脉冲调宽式A/D转换器是Solartron公司的专利，它也是在双积分式A/D 转换器的基础上发展起来的。 脉冲调宽式A/D转换器主要克服双积分式A/D转换器的下述不足之处： 积分器输出斜波电压的线性度有限，使双积分式A/D转换器的精度很难 高于0.01%；积分式A/D转换器采样是间断的，因此不能对被测信号进 行连续监测。
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.4 智能DMM介绍
一、概述
7150/7151型可程控DMM是英国Solatron公司的产品。它们都是采用了 两个单片微处理机控制，具有多种测量和处理功能的6位半DMM，都 带有GP-IB接口。
6.3 智能化RLC原理
• 6.3.1 概述
RLC参数的测量方法主要有：电桥法、谐振法和伏安法。
一、平均值AD-DC转换器
为了组成全波整流式平均值AC-DC转换器，通常采用的办法就是将 输入的交流电压与半波整流后的半波电压叠加。 设A点电压为 u A ( t )
= U A sin ωt
，则B点的半波整流电压为：
T 0≤t≤ 0 2 uB (t ) = T − U A sin ωt ≤t ≤T 2
6.3 智能化RLC原理
• 6.3.1 概述
ZX
V
伏安法测量原理
Io ZS
图6-25 伏安法测量原理
Ux U1 + jU 2 Zx = × Zs = Zs Us U 3 + jU 4
( 6.8 )
6.3 智能化RLC原理
• 6.3.1 概述
伏安法测量原理
相位参考基准 显示器
Io
ZX
ZS
S
缓 冲 放 大 器
T为被测信号周期
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
一、平均值AD-DC转换器 A3为有源滤波加法器，它有两路输入信号 u A (t ) uB (t ) 若暂不考虑电容C的作用，A3位典型的加法器；C的存在，使A3同时 也为由源滤波器，使它同时也能进行平均值处理。 因此A3的输出为：
R1 R2 R9 R5 R4
B
A1 输入
R3
A
A2
D1 D2
R8
C
+
A3 输出
+
R6
R7
+
R10
图6-13 半波整流式平均值AC-DC转换器
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
一、平均值AD-DC转换器
图6-14 全波整流式平均值AC-DC转换器
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
1）电桥法测量精度高，因而被广泛采用。但需要反复进行平衡调节， 测量时间长，因而很难实现快速的自动测量。 2 2）谐振法要求有较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度测量的 要求，由于测试频率不固定，测试速度也很难提高。 3）伏安法是最经典的方法，它的测量原理直接来源于阻抗的定义。显 然，要实现这种方法，仪器必须能进行矢量测量及除法运算。
∫
T
0
ui dt
平均值是指经过整流之后的平均值，否则，若被测交流信号为正弦 波信号，则平均值为0。因此，必须先求出交流信号的绝对值，然后 再取其平均值。 绝对值可用半波线性整流器或全波线性整流器来实现，平均值可用 滤波器来实现。
6.2 智能化DMM原理
• 6.2.2 交/直流转换器
一、平均值AD-DC转换器
6.1 智能化DVM原理
• 6.1.2 输入电路
接 口 电 路 HI LO 增益网络 有源 滤波器 输入 衰减器 输入电 流补偿 +12V
输入 A 放大器 1 -12V
至DAC