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测试技术第七章 计算机辅助测试系统
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19820ຫໍສະໝຸດ 92110
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DIO5 DIO6 DIO7 DIO8 REN DAV NRFD NDAC IFC SRQ ANT GND
图7-8 GP-IB连接器
图7-9是一个以GPIB为总线的机械结构动态特性测试系统。
GPIB
IEEE488 HP-35670A 动态信号分析仪
(2)数据采集装置 数据采集装置的组成和作用。
(3)计算机 其主要作用是负责将数据采集装置输入的数字信号进行 分析计算,得到相应的处理数据。
(4)显示、打印输出设备 显示、打印输出设备的作用是将处理后得到的数据进行 数据或图形输出,或供给进一步分析或控制使用。
2、数字信号分析的步骤
1)确定采样间隔 Ts 。 2)确定分析需要的频率分辨率 f 。 3)根据采用计算工具的特点,确定每段数据序列的点数。
7.3数字信号分析仪
1、数字信号分析仪的组成
典型的数字信号分析仪由以下几部分组成
X(t)
传感器 或信号
信 号
预
数据采集装置
计算机
处
y(t)
理
传感器
或信号
显示 记录
图7-10 计算机辅助测试系统
(1)信号的预处理 信号预处理的内容相当丰富,包括信号的放大(或衰 减)、抗混叠滤波、调制、解调、阻抗变换、隔直、屏 蔽等内容
S/H S/H
MUX
逻辑控制
S/H
S/H
A/D
I/O
CPU
图7-6 同步数据采集系统
(4)计算机管理的主从式数据采集系统
S/H
A/D
单片机
缓冲器
SS//HH
AA//DD
单单片片机机
缓缓冲冲器器
个 人
. . .
. . .
. . .
. . .
机 算 机
S/H
A/D
单片机
缓冲器
图7-7 主计算机管理的多通道数据采集系统
7.2计算机辅助测试技术中的总线
总线技术是计算机辅助测试技术中极为重要的 内容之一。总线是用来传递信息的信号线的集合。 系统和系统之间、系统各部件之间或芯片之间,系 统和外部设备间多用总线进行连接,通过总线实现 相互间的信息或数据交换。
总线可分为并行总线和串行总线
串行总线 :数据信息按字节串行传输 ,其速度 慢,但用线少,成本低,适合远距离 通讯。
4)按 T 1 f
或T Ts N 确定每个独立分析段的长度。
5)信号的数字预处理。
6)选择窗函数。
7)将各段数据序列进行FFT并求平均。
8)按需要进行进一步的加工和处理(如计算相关函数等)。
采用的估计公式有:
Sˆx (
f
)
1 T
X(
f
)
X(
f
)
FT
Rx ( ) S x ( f ) IFT
传感器
多
传感器
路
模
拟
开
传感器
关
测量 放大器
控制总线
滤波
采样/保持器
A/D
计算机
图7-1 数据采集装置框图
(1).A/D转换器
A/D转换过程包括采样、量化和编码。 1)采样就是把一个连续的时间函数变换成离散的时间函数。 2)量化就是用数字量去逼近信号幅值的连续量。
q:量化电平
q
VFSR 2N
VFSR:满量程电压
VXI标准是VME总线标准在仪器领域的扩展。VXI标 准在接口总线、物理结构、接插件、电磁兼容和散 热装置等方面都制定了标准,其目标是形成一种国 际通用的智能化仪器的行业标准。
3、PXI总线
PXI是PCI在仪器领域的扩展,它将CompactPCI规范 定义的PCI总线技术发展成适合于试验、测量与数 据采集场合应用的机械、电气和软件规范,从而形 成了新的虚拟仪器体系结构。
仪器消息--通常称为数据和 数据消息,其中包含该仪器 的特定信息如编程指令、测 量结果、机器状态和数据文 件等。
接口消息--则用于管理, 通常称为命令和命令消息。
GPIB仪器可分为讲者(Talker)、听者(Listener)和控制器 (Controller)或称控者。
DIO1 DIO2 DIO3 DIO4 EIO DAV NRFD NDAC IFC SRQ ATN GND
并行总线 :字节中的各位通过各自的数据线同时
并行地传递,速度快,但用线多,成本 高,不宜远距离通信。
目前,将数据采集系统的各部分(MUX、S/H、A/D等) 全部集中在一起,在此基础上发展起来的各种DAQ(Data Acquisition)卡,可方便地与计算机组成测试仪器。这种 方式称为PC-DAQ总线方式,在小型测试系统中得到广泛的应 用。
N:数字信号的二进制位数
(2).多路模拟开关
多路模拟开关是用来控制模拟信号“通/断" 的电子开关
(3).测量放大器
1)输入缓冲 2)信号放大 3)共模抑止
(4).滤波器
抗混叠滤波器,通常为低通滤波器
(5).采样/保持(S/H)电路
采样/保持电路是为了保证模拟信号高精度转换为数 字信号的电路
2、 多通道数据采集系统
当用各种测试仪器组成一个复杂的测试系统时,为了方 便地组建自己的计算机测试系统,不用自己动手开发硬件, 使软件的开发也容易,就要采用功能更为强大的总线,如 GPIB、VXI、PXI等。
1、GPIB(IEE一488)总线
GPIB总线:即通用接口总线。
GPIB仪器之间的通信是通过接口系统发送仪器消息和 接口消息来实现的。
第3章 信号及其描述
7.1数据采集装置 7.2计算机辅助测试技术中的总线 7.3数字信号分析仪 7.4虚拟仪器
7.1数据采集装置
数据采集装置 :在计算机辅助测试系统中,将模
拟信号转换为相对应的计算机可使用的数字信号的过 程称为数据采集,实现这一过程的装置就是数据采集 装置信号分析与处理。
1、基本组成
信号输入
信号输出
CH1 CH2
IEEE488 计算机
IEEE488
绘图仪 HP7470
IEEE4888
电荷放大器 Kistler5011B11
IEEE488
电荷放大器 Kistler5011B11
功率放大器
振荡器
力传感器 被测试件
加速度计
图7-9 机械结构动态特性的GP-IB总线测试系统
2、VXI总线
(1)多通道并行数据采集系统
S/H
A/D
I/O
S/H
A/D
I/O
CPU
.
.
.
.
.
.
.
.
.
S/H
A/D
I/O
图7-4 多通道并行数据采集系统
(2)分时共享S/H电路和A/D转换器的采集系统
逻辑控制
. MUX
. .
S/H
A/D
I/O
CPU
图7-5 分时共享S/H、A/D数据采集系统
(3)同步数据采集系统