测控技术 知识与仪器专业概论.ppt

测量与传感技术 人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官，而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律及生产活动中它们的功能远远不够。为适应这种情况，传感器就应运而生了。因此可以说，传感器是人类五官的延长， 又称为电五官。 新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段。 测量与传感技术 目前，传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、健康管理、生物工程、甚至文物保护等及其广泛的领域。 可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。 测量与传感技术 没有测量就没有科学，至少是没有真正意义上的科学。 常见的传感器 智能仪器 一、 智能仪器的典型结构 智能仪器由硬件和软件两大部分组成。  硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路。 智能仪器的软件分为监控程序和接口管理程序两部分。监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序；接口管理程序是面向通信接口的管理程序，接收并分析来自通信接口总线的远控命令。 智能仪器 二、 智能仪器的主要特点 (1)、智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。有利于提高仪器技术指标，并方便了仪器的操作。 例如，传统仪器中与衰减器相连的旋转式开关必须安装在衰减器正前方的面板上，这样，可能由于面板的布置受仪器内部结构的限制，不能充分考虑用户使用的方便性；也可能由于衰减器的安装位置必须服从面板布局的需要，而给内部电气连接带来许多的不便。 二、 智能仪器的主要特点 (2) 微处理器的运用极大地提高了仪器的性能。 例如：利用微处理器的运算和逻辑判断功能，按照一定的算法可以方便地消除由于漂移、增益的变化和干扰等因素所引起的误差，从而提高了仪器的测量精度。 例如：传统的数字多用表(DMM)只能测量电阻、交直流电压、电流等， 而智能型的数字多用表不仅能进行上述测量，而且还能对测量结果进行诸如零点平移、平均值、极值、统计分析以及更加复杂的数据处理功能，使用户从繁重的数据处理中解放出来。 目前有些智能仪器还运用了专家系统技术，使仪器具有更深层次的分析能力，解决专家才能解决的问题。 二、 智能仪器的主要特点 (3) 智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便地实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自诊断等功能，有力地改善了仪器的自动化测量水平。 例如：智能型的数字示波器有一个自动分度键(Autoset)，测量时只要一按这个键， 仪器就能根据被测信号的频率及幅度，自动设置好最合理的垂直灵敏度、时基以及最佳的触发电平，使信号的波形稳定地显示在屏幕上。 例如：智能仪器一般都具有自诊断功能，当仪器发生故障时，可以自动检测出故障的部位并能协助诊断故障的原因，甚至有些智能仪器还具有自动切换备件进行自维修功能，极大地方便了仪器的维护。 二、 智能仪器的主要特点 (4) 智能仪器具有友好的人机对话的能力，使用人员只需通过键盘打入命令， 仪器就能实现某种测量和处理功能，与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉使用人员，使人机之间的联系非常密切。 (5) 智能仪器一般都配有GPIB或RS232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。 从而可以很方便地与计算机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。 典型智能仪器 — 数字多用表 典型智能仪器 — 函数信号发生器 典型智能仪器 — 数字存贮示波器 典型智能仪器 — 频谱分析仪 2、自动测试系统 自动测量系统 被测器件或过程 GP-IB仪器总线 … A/D 转换器 D/A 转换器 输入 电路 模拟 执行器 I/O接口 被测量 微处理器 MPU 程序存储器 (ROM) 数据存储器 (RAM) 标准仪用 通讯接口 键盘显示接口 键盘 显示 外部仪用 标准总线 智能仪器 卡式仪器的演变 计算机部分