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机械工程测试技术—— 计算机测试技术(5) 内容 概述 系统组成技术 智能仪表 虚拟仪器 重点 信号采样与保持的工作原理 智能仪表的概念与组成 虚拟仪器的概念及基本设计方法 测试系统设计的一般步骤 抗干扰设计方法 1、概述 定义 以计算机为核心、完成测试任务的技术 基于计算机的测试：测量、分析与处理 1、概述 组成 结构 1、概述 组成 硬件 信号调理：隔离、放大、滤波 数据采集：采集板/卡/器 模拟开关、采样保持、AD转换 计算机：PC、IPC、CPCI、VXI 1、概述 组成 软件 采集/监测软件 分析软件 数据库管理软件 特点 成本优势：PC资源 功能优势：数据处理量大、快速，分析手段丰富、灵活 发展优势：具有通用性和发展前景 典型框图 2、系统组成技术 数据采集 具有N个采样区间为⊿t的量化过程 采集样本：T=N.⊿t ⊿t内的量化过程： 启动转换→转换结束→输出数字量 A/D转换开始到结束时保持输入信号的电平不变 保证转换精度 保持电路 A/D转换结束后又能跟踪输入信号的变化 采样电路 2、系统组成技术 基本单元 多路开关 程控放大 采样保持 DA转换 AD转换 2、系统组成技术 多路开关 功能 将多路被测信号分别传送到所共用的一路A/D转换器进行转换——以低成本实现多通道参数的采集 类型 多路开关（多到一）： 多路输入到一路AD 反多路开关（一到多）：一路DA到多路输出 单向多路开关：输入?输出，如地址总线 双向多路开关：输入??输出，如数据总线 2、系统组成技术 多路开关 基本电路：多对一 2、系统组成技术 多路开关 基本电路：一对多 2、系统组成技术 多路开关 基本电路 2、系统组成技术 多路开关 指标 导通与断开电阻 接通电阻为零（实际100?） 断开电阻无穷大（实际109? ） 切换速度：一般 1us~1ns 隔离：各通过之间的串扰，80db 实例 集成电路模拟开关 ：结构紧凑、内部有译码器、使用方面、转换速度快、寿命长等 干簧继电器：结构简单、闭合接触电阻小而断开时阻抗高、不受环境温度影响等 2、系统组成技术 采样保持 功能：对被测信号的实时跟踪、精确取值 采集过程的两个基本状态： 采集前的信号跟踪 采集时刻的信号冻结——对固定信号进行量化 2、系统组成技术 采样保持 功能 2、系统组成技术 采样保持 指标： 捕捉时间TAC S?输入值 ，取决于CH 孔径时间TAP H?开关断开——断开速度 保持建立时间THS 开关断开?稳定 衰减率 H内VC的下降速率，漏电，负载 2、系统组成技术 数—模换技术 D/A转换器（简称DAC） 将数字信号转换为电压或电流信号 用途： 数字控制 数字合成模拟信号 逐次逼近式ADC中的反馈环节（逐次比较、逼近） 2、系统组成技术 数—模换技术 D/A转换器（简称DAC） 性能参数 分辨率：输入量单位数码（一个LSB）变化时，对应的模拟输出量的变化量，也用数模转换器的位数表示（最高位符号） 标称满量程NFS：数字量2n－1对应的模拟输出量 ±5V、 ±10V 精度：主要是分辨率，零点、增益误差，非线性度和噪声 响应时间：输出量稳定到相应数值范围所用的时间 2、系统组成技术 数—模换技术 A/D转换器（简称ADC） 定义：将模拟量转换为一定码制的数字量的器件或装置 分类：跟踪比较、逐次比较、并行比较、双积分 2、系统组成技术 数—模换技术 A/D转换器（简称ADC） 性能参数 AD位数：二进制或BCD码的位数，如12位、16位 分辨力: 最低有效位数LSB，也称量化阶 如：12位A/D转换器、量程±5V，则分辨率为： 量化误差：最大为±1/2LSB，分布为均匀分布 转换时间：完成一次A/D转换的时间，倒数为转换速度/通过率 2、系统组成技术 数—模换技术 A/D转换器（简称ADC） 示例 铁康铜热电偶进行温度测量，在0-450℃的温度范围内输出的电压值是0-25mV，若要求设计的测量装置达到0.1 ℃的测温分辨率，如何选A/D转换器？ 分析 0-450℃的温度范围对应测量范围0-25mV，即M=25mV 最小分辨率：分辨0.1 ℃，对应电压为q＝5.5 μV 解题 M=25000μV、 q＝5.5 μV， 所以，A/D转换器的位数应该大于13位?16位? q＝0.76 ?V 2、系统组成技术 数—模换技术 A/D转换器（简称ADC） 选择原则 AD位数 位数：12位、1