6章 计算机测试系统

线性标度变换
若被测量的变换范围为A0～Am A0对应的数字量为N0，Am对应的数字量为Nm，Ax 对应的数字量为Nx；实际测量值为Ax； 假设包括传感器在内的整个数据采集系统是线 性的，则标度变换公式为：

A x A 0 (A m A 0 )(N x N 0 ) /(N m N 0 )
三 软件设计



目前单片机和DSP软件的开发主要采用汇编语 言和C语言，或者采用汇编语言与C语言混合编 程。 汇编语言编程必须对单片机或DSP的内部资源 和外围电路非常熟悉。主要适用于功能比较简 单的中小型应用系统。 采用C语言编程时，只需对单片机的内部结构 基本了解，对外围电路比较熟悉。用C语言开 发软件对很多细节问题无须考虑，编译软件会 替设计者安排好。
四 虚拟仪器测试系统
虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司（National Instrument）在1986年提出的，但其雏形可以追溯到1981 年由美国西北仪器系统公司推出的Apple II为基础的数字 存储示波器。这种仪器和个人计算机的概念相适应，当时被 称为个人仪器。（Personal Instrument）。
二 数据采集系统
1、集中采集
传感器 模拟信号 调理电路 模拟信号 调理电路 模 拟 多 路 切 换 器 控制逻辑 采样/保持器 A/D转换器 计 算
（a）
2、分散采集
传感器 传感器
模拟信号 调理电路 模拟信号 调理电路 模拟信号 调理电路
采样/保持器 采样/保持器
LabVIEW和LabWindows/CVI 详细教程可以到

或 /china 下载
教学实验（LabStar）——波形分析
六 标度变换


仪器采集的数据仅仅对应于参数的大小，必 须把它转换成带有量纲的数值后才能显示、 打印输出和应用，这种转换就是工程量变换， 又称标度变换。 例：测量机械压力时，当压力变化为0-100N时，压力传感器输出的电压为0--10mV， 放大为0--5V后进行A/D转换，得到00H--FFH 的数字量（假设也采用8位ADC）。

(HS488)
尺寸：133x107 mm
NI的PCI-GPIB卡
五 虚拟仪器的软件
用LabVIEW开发的虚拟仪器的软面板示例
轴承振动测量仪界面
基于图形的程序
每一个前面板都有一个框图程序与之相对应，它用G语言编 写，由节点(Node)、 端口和数据连线(Wire)组成。 节点：类似硬件中的芯片，执行某些功能的单元，它有四 类：功能函数、结构、 代码及文本接口节点(CIN)、子VI(SubVI)。 端口：类似硬件中的管脚，是数据在前后面板、节点之间 传递的通道。有两类端 口：控制和指示端口、节点端口。 数据连线：它是数据端口之间的数据通道，在线中数据是 单向树状流动。
第六章 计算机测试系统
一 计算机测试系统的组成
计算机测试系统主要包括传感器、调 理电路、 A/D 转换器、微处理器及存储器、 键盘、显示器、通信接口等，其中传感器、 调理电路、 A/D 转换器总称为数据采集系 统。
1、嵌入式计算机测试系统
2、PC扩展式计算机测试系统
3、标准机箱式计算机测试系统
应用实例：

某智能温度测量仪采用 8 位 ADC ，测量范围为 10 ～ 100℃，仪器采样并经滤波和非线性校正 后（即温度与数字量之间的关系已为线性）的
数 字 量 为 28H 。 此 时 ， 上 式 中 的 A0=10℃ ，
Am=100℃，Nm=FFH=255，N0=0,Nx=28H=40。则
Ax ( N x / N m )( Am A0 ) A0 (40 / 255)(100 10) 10 24.1 C
插入式DAQ卡 GPIB仪器 VXI仪器 RS232 信号处理 数字滤波 统计 分析 虚拟仪器功能模块划分 网络传输 硬复制 文件I/O 图形用户接口
VI与传统仪器的比较
传统仪器 关键是硬件 开发与维护费用高 技术更新周期长 价格高 厂商定义仪器功能 系统封闭、固定 虚拟仪器 关键是软件 开发与维护费用低 技术更新周期短 价格低，并且可重用性与可配置性 强 用户定义仪器功能 系统开放、灵活，与计算机的进步 同
A/D转换器 A/D转换器
计 算 机
传感器
采样/保持器
A/D转换器 控制逻辑
（a）
上位机
案例:某标准电能表需要采集三相的电压和 电流并计算各相电能值，为了测量精确性， 每相的电压电流需要同步采样，而三相之间 没有这么严格的要求，因此选用2块A/D转换 器即可满足要求。
A相电压 B相电压 C相电压 A相电流 B相电流 C相电流 多路 开关 A/D 微处 理器 多路 开关 A/D
仪器 = A/D + CPU+ 软件 不易与其他设备连接 容易与其他设备连接 The Software Is Instruments
自行 研制 数据 采集 卡
采购商品化数据采集卡
操 作 系 统 ： DOS, Windows2000/9x/NT 最大I/0速度： 1.5 Mbytes/s （IEEE488.1) 7.7 Mbytes/s
1986年，NI公司推出了图形化的虚拟仪器编程 环境LabVIEW，标志着虚拟仪器软件设计平台基本 成型，虚拟仪器从概念构思变为工程师可实现的具 体对象。
VI定义

虚拟仪器( VI - Virtual Instrumentation ) 是指通过 应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通 过友好的图形界面来操作这台计算机，就像在操作自己定 义、自己设计的一台单个仪器一样，从而完成对被测试量 的采集、分析、判断、显示、数据存储等。与传统仪器一 样，如果忽略它的跨网络的位置透明性，它同样划分为数 据采集、数据分析处理、显示结果三大功能模块。