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第五章 计算机测试技术

第五章 计算机测试技术. 本章学习要求：. 1. 了解智能传感器的构成和工作原理 2. 了解虚拟仪器的构成和工作原理及开发平台 3. 了解 计算机数据采集系统案例. 5.1 智能传感器. 近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理发展。 模糊判断、故障诊断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等，使智能仪器的功能向更高的层次发展。 智能仪器对仪器仪表的发展以及科学实验研究产生了深远影响，是仪器设计的里程碑。 智能仪器对仪器仪表的发展以及科学实验研究产生 了深远影响，是仪器设计的里程碑。.

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第五章 计算机测试技术

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  1. 第五章 计算机测试技术

  2. 本章学习要求： 1.了解智能传感器的构成和工作原理 2.了解虚拟仪器的构成和工作原理及开发平台 3.了解计算机数据采集系统案例

  3. 5.1智能传感器 • 近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理发展。 • 模糊判断、故障诊断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等，使智能仪器的功能向更高的层次发展。 • 智能仪器对仪器仪表的发展以及科学实验研究产生了深远影响，是仪器设计的里程碑。 智能仪器对仪器仪表的发展以及科学实验研究产生了深远影响，是仪器设计的里程碑。 智能仪器对仪器仪表的发展以及科学实验研究产生了深远影响，是仪器设计的里程碑。

  4. 什么是智能传感器？ • 智能传感器是利用微机技术使传感器智能化，是一种带微处理器的兼有检测和信息处理的传感器。 • 分布式智能的基本前提是，在适当位置和时间拥有有关系统、子系统或组件的状态的全部知识，以进行“最优的”过程控制决策。 • 对于一种真正的‘智能’（机器视觉）传感器，它应该不需要使用者懂得机器视觉。 • 除了满足最基本应用的反馈信号，‘智能’传感器必须能传输其它信息。 • 必须首先能监视自身及周围的环境，然后再决定是否对变化进行自动补偿或对相关人员发出警告。

  5. 智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量(或检测)仪器，它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用(表现为智能的延伸或加强等) 。 • 1984年 我国仪器学会成立“自动测试与智能仪器专业学组”； • 1986年 IMEKO(国际测量联合会)以“智能仪器”为主题召开了专门的讨论会； • 1988年 IFAC (国际自动控制联合会) 的理事会正式确定“智能元件及仪器”。

  6. 仪器仪表是： • 国民经济的“倍增器” • 科学研究的“先行官” • 现代战争的“战斗力” • 法庭审判的“物化法官” • 科学仪器是信息的源头 • 科学仪器产业是信息产业 • 门捷列夫：“科学是从测量开始的” • 钱学森：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术是关键和基础” • 王大珩：“能不能创造高水平的科学仪器和设备体现了一个民族、一个国家的创新能力。发展科学仪器设备应当视为国家战略”

  7. 英国著名科学家H.Pavy曾经明确指出： “Nothing begets good science like development of a good instrument” （发展一种好的仪器对于一门科学的贡献超过了任何其他事情） 美国能源部杰出科学家R. F. Hirsch博士在最近一篇获奖演说中指出：“由新工具开创的科学新方向远比由新概念开创的科学新方向要多。由概念驱动的革命影响是用新概念去阐明旧事物。而由工具驱动的革命影响是去发现需要阐明的新事物”

  8. 高级智能仪器类 趋势 兼容 智能 人工智能 模型化智能仪器类 模型化 系统辨识、模式识别 初级智能 计算机、信号处理 初级智能仪器类 电子、传感、测量 聪敏仪器类 智能仪器的分类、基本结构与特点 兼 容 趋势 智能仪器四个层次 1.分类 智能仪器四个层次

  9. 智能仪器的基本结构 其结构可有两种基本类型： 　　●微机内嵌式　　 ●微机扩展式 将单片或多片的微机芯片与仪器有机地结合在一起形成的单机。 以个人计算机(PC)为核心的应用扩展型测量仪器。个人计算机仪器(PCI)或称微机卡式仪器。

  10. 输出通道 外部通信 RS232 USB 单片机或DSP RAM、 EPROM I/O接口 D/A 传感器 A/D 打印机 非电量 输入通道 电量 键盘、开关、显示器 内嵌微处理器智能仪器的基本结构

  11. 工控机PCI 普通台式PCI 个人仪器结构图 笔记本PCI

  12. 推动智能仪器发展的主要技术 • 传感器技术 • A/D等新器件的发展将显著增强仪器的 • 功能与测量范围 • 单片机 • DSP的广泛应用 • ASIC、FPGA／CPLD技术 • LabVlEW等图形化软件技术 • 网络与通信技术

  13. 5.2 虚拟仪器定义 虚拟仪器是利用软件在标准计算机屏幕上构建虚拟的仪器面板，在系统硬件的支持下对现场信息进行采样；在离 线条件下，用软件处理得到测量结果。

  14. 用户定义虚拟仪器的优点： • 用户定义 • 低费用 • 灵活 • 可再用性 • 可重新配置 费用 性能 仪器定义和功能的转变 虚拟仪器:用户定义 传统仪器:厂商定义

  15. DAQ Card Field Point Motion Control Card IMAQ Card 4.常用虚拟仪器板卡

  16. 程序解决方案 PXI VXI GPIB DAQ IMAQ Motion 软件驱动模块 硬件板卡 软件 虚拟仪器的组成

  17. 常见的虚拟仪器软件平台 LabView Agilent VEE DirectView ProcessControl DASYLab

  18. 虚拟仪器案例

  19. 虚拟仪器图形控件设计简介 绘图过程分解： 80 0

  20. -50 50 数字电压表 设计样例： x=120 y=70 Fillbar x,y,140,120,10904646 Arc x+70,y+100-15,80,45,135,14 Fillcircle x+70,y+90,4,14 Line x+70,y+100-10,x+14,y+27,14 Line x+70,y+100-10,x+127,y+27,14 Line x+70,y+5,x+70,y+15,14 Textout x+30,y+70,15,"-50" Textout x+90,y+70,15,"50" Textout x+35,y+100,15,"数字电压表" Line x,y,x+140,y,15 Line x,y,x,y+120,15 Line x+140,y,x+140,y+120,8 Line x,y+120,x+140,y+120,8 Line x+70,y+100-10,x+100,y+20,12 Line x+71,y+100-10,x+100,y+20,12 Line x+69,y+100-10,x+100,y+20,12

  21. 催生虚拟仪器的土壤 芯片 硬件 软件 网络 Internet LANs 总线 AT 计算机技术的进步

  22. VI 传统仪器 软件使得开发与维护费用降至最低 开发与维护开销高 技术更新周期短(1～2年) 技术更新周期长(5～10年) 关键是软件 关键是硬件 价格低、可复用与可重配置性强 价格昂贵 用户定义仪器功能 厂商定义仪器功能 开放、灵活，计算机技术同步发展 封闭、固定 与网络及其它周边设备互联 功能单一的独立设备 虚拟仪器技术的优点

  23. 5.3自动数据采集系统 表 1 某坦克装甲车辆工况参数表

  24. 自动控制 … 被测对象 反馈控制 自动测试系统 信号调理 信号采集 数据处理 传感器 发动机 导弹 雷达 汽车 … 传感技术 非电量测量 … 电路 基础电子技术 高频电子线路 … 电子测量原理 单片机 微机原理 智能仪器设计 … 信号与系统 数字信号处理 误差理论与数据处理 计算机基础 工程软件 程序设计 …

  25. 自动数据采集系统结构

  26. 自动数据采集系统的主要技术指标 通道数 数据采集速度（系统最高重复采样率、单通道最高重复采样率） 分辨率与精度(A/D转换器位数)

  27. 工业应用 机械状况 检测 机械控制 机械检测 数据记录 与分析 数据采集 与控制 电力监控 振动监控 维修 过程监视 与控制 人与机械 接口(HMI) Human-Machine Interface

  28. 测试系统

  29. 汽油机电控系统

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