计算机测试系统

基于PCI总线的测试仪器的缺点：首先，在插入DAQ（数据采 集卡）时都需要打开机箱等，操作不便，并且主机上的PCI 插槽有限；其次，测试信号直接进入计算机，各种现场的被 测信号对计算机的安全造成很大的威胁；第三，计算机内部 的强电磁干扰对被测信号也会造成很大的影响。因此，以串 行接口总线方式的外挂式仪器系统就成为廉价型虚拟仪器测 试系统的主流。
第三节
仪器前端
除了利用通用计算机或工控机开发测试仪器外，专用的仪 器总线系统也在不断发展，成为构建高精度、集成化仪器系统 的专用平台。高精度集成系统架构经历了GPIB→VXI→PXI仪器 总线的发展过程。
第二节
插卡式测试系统
插卡式仪器由微机、数据采集卡与专用的软件组成。借助于 计算机强大的图形环境，建立图形化的虚拟面板，完成对仪 器的控制、数据分析和显示。因个人计算机数量非常庞大， 插卡式仪器价格最便宜，因此其用途广泛，特别适合于教学 部门和各种实验室使用。目前仍有强大的生命力。这类系统 性能好坏的关键在于A／D转换技术。 数据采集卡通常具有A／D转换、D／A转换；数字I／O和计数 器／定时器等功能，有些还具有数字滤波和数字信号处理的 功能。现在的多功能数据采集卡多采用可编程器件，使用户 通过程序能够方便地改变硬件的功能或性能参数，从而依靠 硬件设备的柔性来增强其适用性和灵活性。
利用微机的各种串口通信，可把硬件集成在一个采集盒里或 一个探头上，软件装在微机上，通常可以完成各种仪器的功 能。它们的最大好处是可以与笔记本计算机相连，方便野外 作业，又可与台式微机或工控机相连，实现台式和便携式两 用，非常方便。特别是USB口和1394口具有传输速度快、可以 热插拔、联机使用方便的特点，很有发展前途，将成为未来 虚拟仪器有巨大发展前景和广泛市场的主流平台。通过各种 不同的接口总线，可以组建不同规模的自动测试系统，它可 以借助不同的接口总线的沟通，将虚拟仪器、带接口总线的 各种电子仪器或各种插件单元，调配并组建成为中小型甚至 大型的自动调试系统。 美国NI公司为使测试仪器能够适应上述各种总线的配置，开 发了大量的软件以及适应要求的硬件，主要的模块化硬件如 用于数据采集、仪器控制和机器视觉的PXI模块化仪器，可以 灵活地组建不同复杂程度的自动测试系统，如果想了解具体 的产品及性能，可以访问其网站(www．ni．com)，查询相关 的板卡及软件介绍。
第十一章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概
பைடு நூலகம்
计算机测试系统与虚拟仪器
述
插卡式测试系统 仪器前端 仪器控制 智能仪器简介 虚拟仪器
第一节
概
述
随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞 速发展，传感器技术、通信技术和计算机技术的结合，使得 计算机与测试技术的关系发生了根本性的变化，计算机已成 为现代测试和测量系统的基础。 计算机测试系统：
基于计算机的测试系统可分为三种类型： ▲第一种是计算机插卡式测试系统。即在计算机的扩展槽 （通常是PCI、ISA等总线槽，也可设计成便携式计算机专用 的PCMCIA卡）中插入信号调理、模拟信号采集、数字输入输 出、DSP(数字信号处理芯片)等测试与分析板卡，构成通用或 专用的测试系统。
▲第二种是由仪器前端与计算机组合的测试系统。仪器前端 一般由信号调理、模拟信号采集、数字输入输出、数字信号 处理、测试控制等模块组成。由VXI、PXI等专用仪器总线连 接在一起构成独立机箱，并通过以太网接口、1394、并行接 口等通信接口与计算机相连，构成通用或专用测试系统。
▲第三种是由各种独立的可编程仪器（具有参数设置和控制 功能的计算机接口）与计算机连接所组成的测试系统，这类 系统又称为仪器控制系统。这类测试系统与前两类系统的最 大区别在于程控仪器本身能够脱离开计算机运行，完成—定 的测量任务。
上述三类计算机测试系统可以采用一般的测试分析软件 构成计算机测试系统，也可以利用专门的软件系统构成虚拟 仪器。 随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定 时器／计数器、并行和串行接口、接口上的加密模块、前置 放大器甚至A／D、D／A转换器等电路在一块芯片上的超大规 模集成电路芯片（即单片机）不断出现。以单片机为主体， 将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的 “智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。 本章将分别讨论上述三种测试系统中均涉及的几个共同 问题：计算机插卡仪器、仪器前端、仪器控制技术以及智能 仪器和虚拟仪器技术。
从结构上划分
{
测量仪器或设备 接口 微机或微处理器 软件
测量仪器或系统主要完成被测量的测量工作。测量仪器或系 统在微机所发的控制指令控制下完成如工作频段选择、输出 电平调节、量程设置和测量功能。这种能接受程序控制并据 之改变内部电路工作状态，能完成特定任务的测量仪器称为 仪器的可编程控制，或称程控仪器。 接口的主要任务是提供机械兼容、逻辑电平匹配、并能通过 数据线交换电信号信息。各仪器之间通过适当的接口用各中 总线相连。 微机或微处理器在软件控制下，发出各种控制指令控制各台 测量仪器协同工作以完成数据采集任务，并对测量数据进行 处理，如计算、变换、数据处理、误差分析等，最后将测量 结果存储或打印、显示输出，实现自动测试。微机或微处理 器是整个测试系统的核心。软件是根据测量任务所编制的程 序，是计算机测试系统的灵魂。
插卡类型有ISA卡、PCMCIA卡和PCI卡等多种类型。ISA型插 卡已经逐渐退出舞台。PCMCIA卡由于受到结构连接强度太弱 的限制影响了它的工程应用。PCI卡的使用最为广泛。PCI总 线上的外围设备可与CPU并发工作，从而提高了整体性能。 PCI总线还有自动配置功能，从而使所有与PCI兼容的设备实 现真正的“即插即用”（plug & play）。
数据采集和存储 从功能上划分 数据分析 数据显示
在一些测试系统中，数据分析和显示完全用微机的软件 和显示器来完成。因此，只要额外提供一定的数据采集硬件， 就可以与微机组成测量仪器。这种基于微机的测量仪器称为 虚拟仪器。 测试技术与计算机技术几乎是同步、协调向前发展的， 计算机技术已成为测试仪器和系统的核心。