测试技术第七章 计算机辅助测试系统

1
13
2
14
3
15
4
16
5
17
6
18
7
19
8
wenku.baidu.com20
9
21
10
22
11
23
12
24
DIO5 DIO6 DIO7 DIO8 REN DAV NRFD NDAC IFC SRQ ANT GND
图7-8 GP-IB连接器
图7-9是一个以GPIB为总线的机械结构动态特性测试系统。
GPIB
IEEE488 HP-35670A 动态信号分析仪
VXI标准是VME总线标准在仪器领域的扩展。VXI标 准在接口总线、物理结构、接插件、电磁兼容和散 热装置等方面都制定了标准，其目标是形成一种国 际通用的智能化仪器的行业标准。
3、PXI总线
PXI是PCI在仪器领域的扩展，它将CompactPCI规范 定义的PCI总线技术发展成适合于试验、测量与数 据采集场合应用的机械、电气和软件规范，从而形 成了新的虚拟仪器体系结构。
7.3数字信号分析仪
1、数字信号分析仪的组成
典型的数字信号分析仪由以下几部分组成
X(t)
传感器 或信号
信 号
预
数据采集装置
计算机
处
y(t)
理
传感器
或信号
显示 记录
图7-10 计算机辅助测试系统
（1）信号的预处理 信号预处理的内容相当丰富，包括信号的放大（或衰 减）、抗混叠滤波、调制、解调、阻抗变换、隔直、屏 蔽等内容
（1）多通道并行数据采集系统
S/H
A/D
I/O
S/H
A/D
I/O
CPU
.
.
.
.
.
.
.
.
.
S/H
A/D
I/O
图7-4 多通道并行数据采集系统
（2）分时共享S/H电路和A/D转换器的采集系统
逻辑控制
. MUX
. .
S/H
A/D
I/O
CPU
图7-5 分时共享S/H、A/D数据采集系统
（3）同步数据采集系统
并行总线 ：字节中的各位通过各自的数据线同时
并行地传递，速度快，但用线多，成本 高，不宜远距离通信。
目前，将数据采集系统的各部分（MUX、S／H、A／D等） 全部集中在一起，在此基础上发展起来的各种DAQ（Data Acquisition）卡，可方便地与计算机组成测试仪器。这种 方式称为PC-DAQ总线方式，在小型测试系统中得到广泛的应 用。
传感器
多
传感器
路
模
拟
开
传感器
关
测量 放大器
控制总线
滤波
采样/保持器
A/D
计算机
图7-1 数据采集装置框图
（1）.A/D转换器
A/D转换过程包括采样、量化和编码。 1）采样就是把一个连续的时间函数变换成离散的时间函数。 2）量化就是用数字量去逼近信号幅值的连续量。
q：量化电平
q

VFSR 2N
VFSR：满量程电压
仪器消息--通常称为数据和 数据消息，其中包含该仪器 的特定信息如编程指令、测 量结果、机器状态和数据文 件等。
接口消息--则用于管理， 通常称为命令和命令消息。
GPIB仪器可分为讲者（Talker）、听者（Listener）和控制器 （Controller）或称控者。
DIO1 DIO2 DIO3 DIO4 EIO DAV NRFD NDAC IFC SRQ ATN GND
信号输入
信号输出
CH1 CH2
IEEE488 计算机
IEEE488
绘图仪 HP7470
IEEE4888
电荷放大器 Kistler5011B11
IEEE488
电荷放大器 Kistler5011B11
功率放大器
振荡器
力传感器 被测试件
加速度计
图7-9 机械结构动态特性的GP-IB总线测试系统
2、VXI总线
4）按 T 1 f
或T Ts N 确定每个独立分析段的长度。
5）信号的数字预处理。
6）选择窗函数。
7）将各段数据序列进行FFT并求平均。
8）按需要进行进一步的加工和处理（如计算相关函数等）。
采用的估计公式有：
Sˆx (
f
)

1 T
X(
f
)
X(
f
)
FT
Rx ( ) S x ( f ) IFT
N：数字信号的二进制位数
（2）.多路模拟开关
多路模拟开关是用来控制模拟信号“通/断" 的电子开关
（3）.测量放大器
1）输入缓冲 2）信号放大 3）共模抑止
（4）.滤波器
抗混叠滤波器，通常为低通滤波器
（5）.采样/保持（S/H）电路
采样/保持电路是为了保证模拟信号高精度转换为数 字信号的电路
2、 多通道数据采集系统
第3章 信号及其描述
7.1数据采集装置 7.2计算机辅助测试技术中的总线 7.3数字信号分析仪 7.4虚拟仪器
7.1数据采集装置
数据采集装置 ：在计算机辅助测试系统中，将模
拟信号转换为相对应的计算机可使用的数字信号的过 程称为数据采集，实现这一过程的装置就是数据采集 装置信号分析与处理。
1、基本组成
当用各种测试仪器组成一个复杂的测试系统时，为了方 便地组建自己的计算机测试系统，不用自己动手开发硬件， 使软件的开发也容易，就要采用功能更为强大的总线，如 GPIB、VXI、PXI等。
1、GPIB（IEE一488）总线
GPIB总线：即通用接口总线。
GPIB仪器之间的通信是通过接口系统发送仪器消息和 接口消息来实现的。
7.2计算机辅助测试技术中的总线
总线技术是计算机辅助测试技术中极为重要的 内容之一。总线是用来传递信息的信号线的集合。 系统和系统之间、系统各部件之间或芯片之间，系 统和外部设备间多用总线进行连接，通过总线实现 相互间的信息或数据交换。
总线可分为并行总线和串行总线
串行总线 ：数据信息按字节串行传输 ，其速度 慢，但用线少，成本低，适合远距离 通讯。
S/H S/H
MUX
逻辑控制
S/H
S/H
A/D
I/O
CPU
图7-6 同步数据采集系统
（4）计算机管理的主从式数据采集系统
S/H
A/D
单片机
缓冲器
SS//HH
AA//DD
单单片片机机
缓缓冲冲器器
个 人
. . .
. . .
. . .
. . .
机 算 机
S/H
A/D
单片机
缓冲器
图7-7 主计算机管理的多通道数据采集系统
（2）数据采集装置 数据采集装置的组成和作用。
（3）计算机 其主要作用是负责将数据采集装置输入的数字信号进行 分析计算，得到相应的处理数据。
（4）显示、打印输出设备 显示、打印输出设备的作用是将处理后得到的数据进行 数据或图形输出，或供给进一步分析或控制使用。
2、数字信号分析的步骤
1）确定采样间隔 Ts 。 2）确定分析需要的频率分辨率 f 。 3）根据采用计算工具的特点，确定每段数据序列的点数。