电子测量技术与仪器 教学课件 ppt 作者 王成安 第9章 智能化测量仪器与自动测量系统

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1、高等职业教育“十二五”规划教材（电子信息类）电子测量技术与仪器电子教案课件策划：王成安课件制作：宋月丽机械工业出版社目录第1章电子测量技术的基础知识第2章常用信号发生器的使用第3章电流和电压的测量方法与测量仪器第4章频率和时间的测量技术与测量仪器第5章万用电桥和Q表的使用第6章晶体管特性图示仪的使用第7章信号频谱与电路频率特性的测量技术第8章数据信号的测量技术第9章智能化测量仪器与自动测量系统第10章虚拟测量技术9.1智能仪器•9.1.1智能仪器的组成•1．智能仪器的定义•智能仪器是将人工智能的理论、方法和技术应用于仪器，使其具有类似

2、人的智能特性或功能的仪器。智能仪器一般的定义是内含微型计算机和GPIB接口的仪器。GPIB（GeneralPurposeInterfaceBus）即通用接口总线，是国际上通用的仪器接口标准。•2．智能仪器的特点•智能仪器与传统测量仪器的区别很多，最主要的特点是：•(1)借助于传感器和变送器采集信息。•(2)使用智能接口进行人机对话。•(3)具有记忆信息功能。•(4)能自动进行数据处理。•(5)具有硬件软件化的优势。•(6)具有自检、自诊断和自测试功能。•(7)能自补偿、自适应外界的变化。•(8)具有多种对外接口功能。•3．智能仪器的组成•智能仪器由硬件和

3、软件两部分组成。•4．智能仪器的硬件结构与功能•智能仪器的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，其组成框图如图9.1所示。主机电路微处理器MPU程序存储器ROM数据存储器ROM内部总线I/O接口键盘显示接口标准仪用通信接口A/DD/A变换器变换器键盘显示外部仪用被测量标准总线输入模拟电路执行器模拟量输入输出人机接口通信接口图9.1智能仪器的硬件结构•（1）主机电路•（2）模拟量输入输出通道•（3）人机接口•（4）通信接口•5．智能仪器的软件与功能•（1）监控程序•（2）接口管理程序9.1.2标准接口总线（GPIB）•1.

4、GPIB标准接口系统•（1）GPIB标准接口•（2）GPIB标准总线•GPIB标准总线是一条无源多芯电缆，其功能是用于传输各种信息。如图9.2(a)所示是一个标准接口总线系统，图中的DUT为被测器件。如图9.2(b)所示是GPIB24线总线插座的外形结构。IFCATN接口管理EQIREN控制线SRQDAVNRFD数据挂钩NDAC联络线DIO1～数据总线DIO8接口部分接口部分接口部分接口部分仪器装置接口控/讲/听者听/讲者听者听者（计算机）（测量仪器）（信号源）（记录仪）仪器装置本身用户编程DUT硬拷贝(a)GPIB标准接口总线结构1212413图9-2

5、GPIB标准接口总线系统及GPIB24线总线插座•2.GPIB标准接口总线的结构•(1）双向数据总线（2）数据挂钩联络线•①DAV数据有效线•②NRFD数据未就绪线•③NDAC数据未收到线•（3）接口管理控制线•其定义如下：•①ATN注意线•②IFC接口清除线•③REN远程控制线•④SRQ服务请求线•⑤EQI结束或识别线•3.GPIB标准接口的功能•1.具有较完善的可程控能力•2.面板控制（本地控制）简单灵活•3.输入输出方式灵活多样•4.测量精度提高功能增多•5.测量功能增多•6．自动控制和自动调整能力增强9.2智能仪器的独特处理功能•9.2.1硬件故

6、障的自检功能•硬件故障的自检功能是指利用事先编制好的检测程序对仪器的主要部件进行自动检测，并对故障进行定位。目前采用的自检方式有三种。•1.开机自检•2.周期性自检•3.键盘自检•表9.1采用HG-1850芯片的数字电压表故障代码表Err6积分器工作不正常Err710V量程零点错误Err81V量程零点错误Err9100V量程零点错误ErrA10V量程刻度错误ErrB1V量程刻度错误ErrC无源衰减器损坏9.2.2自动测量功能•智能仪器都具有自动量程变换、自动零点调整、自动校准以及自动触发电平调节等自动测量功能。•1.自动量程变换•自动量程变换是指仪器能在

7、很短的时间内自动选定最合理的量程，以使仪器获得高精度的测量，并简化操作。自动量程变换一般由初设量程开始，进行逐级比较，直至选出最合适的量程为止。假设某电压表有0.1V、1V、10V、100V四个量程，它的自动量程变换流程如图9.3所示。自动量程变换延时程序降量程处测量程序升量程处理理Y欠量程？NY0.1V量程？超量程？NNYN100V量程？Y结束过载显示图9.3智能数字电压表自动量程变换流程图•2.自动触发电平调节•智能仪器自动触发电平调节的原理如图9.4所示，其中输入信号经过可程控衰减器传送到比较器，比较器的触发电平则是由D/A变换器设定的。当经过衰减

8、器的输入信号的幅度达到某一比较电平时，比较器的输出将改变状态。触发探测器将检测到