1、Computer Aided Test and Measurement第第7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)的組成及采樣定理計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)的組成及采樣定理 。重點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)難點(diǎn) 采樣定理、混疊、截?cái)?、泄漏、加窗等概念。采樣定理、混疊、截?cái)?、泄漏、加窗等概念?掌握計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試的特點(diǎn)及計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)掌握計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試的特點(diǎn)及計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)的組成原理，重點(diǎn)掌握以的組成原理，重點(diǎn)掌握以A/D轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器為核心轉(zhuǎn)換器為核心的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出系統(tǒng)的工作原的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模

2、擬信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出系統(tǒng)的工作原理及主要技術(shù)性能指標(biāo)。對(duì)數(shù)字信號(hào)處理與分析、虛擬儀理及主要技術(shù)性能指標(biāo)。對(duì)數(shù)字信號(hào)處理與分析、虛擬儀器及其開發(fā)平臺(tái)器及其開發(fā)平臺(tái)LabVIEW有一定的了解。有一定的了解。 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)7.1 概述概述7.2 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集7.3 數(shù)字信號(hào)處理與分析數(shù)字信號(hào)處理與分析7.4 模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出7.5 虛擬儀器虛擬儀器主要學(xué)習(xí)內(nèi)容主要學(xué)習(xí)內(nèi)容第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT，Computer Aided Test and M

3、easurement） 一般指的是用微處理器、單片機(jī)、個(gè)一般指的是用微處理器、單片機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等組成測(cè)試系統(tǒng)。通過充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人計(jì)算機(jī)等組成測(cè)試系統(tǒng)。通過充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟、硬件資源及網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的功能、軟、硬件資源及網(wǎng)絡(luò)資源，達(dá)到擴(kuò)展測(cè)試系統(tǒng)的功能、提高測(cè)試系統(tǒng)的性能等目的。主要工作內(nèi)容：提高測(cè)試系統(tǒng)的性能等目的。主要工作內(nèi)容： 組成智能儀器組成智能儀器 組成自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)組成自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng) 組成虛擬儀器組成虛擬儀器 實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化 7.1 概述概述Introduction7.1.1 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試及其主要工作內(nèi)容計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試及其主要工作內(nèi)

4、容 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)7.1.2 計(jì)算機(jī)測(cè)控、測(cè)試系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)測(cè)控、測(cè)試系統(tǒng)的組成第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 數(shù)據(jù)采集過程就是把連續(xù)的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成離數(shù)據(jù)采集過程就是把連續(xù)的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)的過程，這些數(shù)字信號(hào)把原始模擬信號(hào)中散的數(shù)字信號(hào)的過程，這些數(shù)字信號(hào)把原始模擬信號(hào)中所載有的有用信息保留下來。所載有的有用信息保留下來。 數(shù)據(jù)采集過程一般包括三個(gè)階段：采樣、保持、量數(shù)據(jù)采集過程一般包括三個(gè)階段：采樣、保持、量化與編碼?；c編碼。 7.2 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集Data Acquisition7.2.1 數(shù)據(jù)采集（

5、數(shù)據(jù)采集（DAQ）過程）過程 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)1. 采樣采樣 把隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離把隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散（只在一系列離散的時(shí)刻有值）的模擬量的過程。散（只在一系列離散的時(shí)刻有值）的模擬量的過程。 采樣實(shí)際上采樣實(shí)際上是把一個(gè)周期性是把一個(gè)周期性脈沖序列與被采脈沖序列與被采信號(hào)相乘的過程。信號(hào)相乘的過程。ssTf1 采樣頻率采樣頻率 采樣周期采樣周期sT第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 采樣開關(guān)起到乘法器的作用。用周期性脈沖序列采樣開關(guān)起到乘法器的作用。用周期性脈沖序列 g(t) 使其脈沖性接

6、通，從而使被采信號(hào)在脈沖發(fā)生時(shí)刻的瞬時(shí)使其脈沖性接通，從而使被采信號(hào)在脈沖發(fā)生時(shí)刻的瞬時(shí)值傳遞到后面的環(huán)節(jié)。值傳遞到后面的環(huán)節(jié)。 注意：實(shí)際采樣脈沖有一定的寬度，因此所采到的信注意：實(shí)際采樣脈沖有一定的寬度，因此所采到的信號(hào)也有一定的寬度，因此采樣后通常還需對(duì)信號(hào)進(jìn)行號(hào)也有一定的寬度，因此采樣后通常還需對(duì)信號(hào)進(jìn)行保持保持。第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 采樣定理采樣定理 對(duì)一個(gè)具有有限頻帶寬度（對(duì)一個(gè)具有有限頻帶寬度（ ）的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采）的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，采樣頻率樣時(shí)，采樣頻率 至少應(yīng)為被采信號(hào)中最高頻率成分頻率至少應(yīng)為被采信號(hào)中最高頻率成分頻率 的兩倍，即的兩倍，

7、即 cf0sfcfcsff2 cnff2 奈魁斯特頻率奈魁斯特頻率采樣頻率正確采樣頻率正確csff8 采樣頻率為臨界值采樣頻率為臨界值csff2 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 混疊混疊第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 不滿足采樣定理的要求時(shí)將會(huì)發(fā)生頻率混疊，使信不滿足采樣定理的要求時(shí)將會(huì)發(fā)生頻率混疊，使信號(hào)的頻譜發(fā)生變化而產(chǎn)生失真。號(hào)的頻譜發(fā)生變化而產(chǎn)生失真。 避免混疊的技術(shù)措施：避免混疊的技術(shù)措施：csff)43( 抗混疊濾波抗混疊濾波 為避免混疊，通常是在采樣裝置之前設(shè)為避免混疊，通常是在采樣裝置之前設(shè)置一抗混疊濾波器（低通），濾掉高頻成分使信號(hào)

8、成為置一抗混疊濾波器（低通），濾掉高頻成分使信號(hào)成為限帶信號(hào)。限帶信號(hào)。 保證足夠高的采樣頻率，一般取保證足夠高的采樣頻率，一般取第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 泄漏泄漏信號(hào)的截?cái)嗯c能量泄漏信號(hào)的截?cái)嗯c能量泄漏第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 時(shí)域截?cái)鄷?huì)引起頻域的能量發(fā)生時(shí)域截?cái)鄷?huì)引起頻域的能量發(fā)生泄漏泄漏，使信號(hào)的頻，使信號(hào)的頻譜發(fā)生畸變而產(chǎn)生失真。譜發(fā)生畸變而產(chǎn)生失真。 對(duì)采集到的數(shù)據(jù)采用適當(dāng)?shù)膶?duì)采集到的數(shù)據(jù)采用適當(dāng)?shù)募哟凹哟疤幚恚訖?quán)處理）處理（加權(quán)處理）可以減小因時(shí)域截?cái)喽a(chǎn)生的泄漏誤差（使主瓣的寬度可以減小因時(shí)域截?cái)喽a(chǎn)生的泄漏誤差（使主瓣的

9、寬度盡可能地小、能量盡可能地大），常用的窗函數(shù)主要有：盡可能地小、能量盡可能地大），常用的窗函數(shù)主要有： 矩形窗矩形窗 三角窗三角窗 漢寧（漢寧（Hanning）窗）窗 海明（海明（Hamming）窗）窗 高斯（高斯（Gauss）窗）窗 平頂窗、帕仁窗、布拉克曼窗、凱塞窗平頂窗、帕仁窗、布拉克曼窗、凱塞窗第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 矩形窗矩形窗 TtTtTtw01)()2(sin222sin2)(fTcfTfTfW 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 三角窗三角窗 TtTtTtTtw011)( 2)(sin)(fTcfW 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)

10、試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 漢寧（漢寧（Hanning）窗）窗 TtTtTtTtw0)cos2121(1)( )2(sin)2(sin21)2(sin)( fTcfTcTfcfW第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 對(duì)于窗函數(shù)的選擇，應(yīng)考慮被分析信號(hào)的性質(zhì)與對(duì)于窗函數(shù)的選擇，應(yīng)考慮被分析信號(hào)的性質(zhì)與處理要求。如果僅要求精確讀出主瓣頻率，而不考慮處理要求。如果僅要求精確讀出主瓣頻率，而不考慮幅值精度，則可選用主瓣寬度比較窄而便于分辨的矩幅值精度，則可選用主瓣寬度比較窄而便于分辨的矩形窗，例如測(cè)量物體的自振頻率等；如果分析窄帶信形窗，例如測(cè)量物體的自振頻率等；如果分析窄帶信號(hào)，且有較

11、強(qiáng)的干擾噪聲，則應(yīng)選用旁瓣幅度小的窗號(hào)，且有較強(qiáng)的干擾噪聲，則應(yīng)選用旁瓣幅度小的窗函數(shù)，如漢寧窗、三角窗等；對(duì)于隨時(shí)間按指數(shù)衰減函數(shù)，如漢寧窗、三角窗等；對(duì)于隨時(shí)間按指數(shù)衰減的函數(shù)，可采用指數(shù)窗來提高信噪比。的函數(shù)，可采用指數(shù)窗來提高信噪比。 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 2. 保持保持 在量化期間，使其輸出在量化期間，使其輸出“定格定格”在采樣開始瞬間采在采樣開始瞬間采樣器的輸入電壓值上樣器的輸入電壓值上 ，以減小量化誤差。，以減小量化誤差。tA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換命令命令高電平期間高電平期間u2跟隨跟隨u1低電平期間低電平期間u2保持不變，保持不變，同時(shí)同時(shí)A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換進(jìn)

12、行轉(zhuǎn)換u1 輸入模擬信號(hào)輸入模擬信號(hào)u2采樣采樣/保持器輸出信號(hào)保持器輸出信號(hào)第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)3. 量化與編碼量化與編碼 以一定的電壓為基準(zhǔn)電平，將采樣、保持后的離散以一定的電壓為基準(zhǔn)電平，將采樣、保持后的離散模擬電壓轉(zhuǎn)換成表示為基準(zhǔn)電平整數(shù)倍的數(shù)字量模擬電壓轉(zhuǎn)換成表示為基準(zhǔn)電平整數(shù)倍的數(shù)字量 。第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)1. 單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 7.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的類型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的類型 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)2. 多通道獨(dú)立型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多通道獨(dú)立型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第第7 7章

13、章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)3. 多通道一般型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多通道一般型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)4. 多通道同步型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多通道同步型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)1. 前置放大器前置放大器 7.2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要組成環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要組成環(huán)節(jié) 將輸入模擬電壓信號(hào)放大（或衰減）到將輸入模擬電壓信號(hào)放大（或衰減）到A/D轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換器可接受的范圍內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配等預(yù)處理功能。接受的范圍內(nèi)，并實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配等預(yù)處理功能。 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)2. 采樣保持器（

14、采樣保持器（S/H） 保證模擬輸入信號(hào)的采樣并保持保證模擬輸入信號(hào)的采樣并保持A/D轉(zhuǎn)換器的輸入轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)在一次信號(hào)在一次A/D轉(zhuǎn)換過程中保持不變。轉(zhuǎn)換過程中保持不變。 控制信號(hào)為高電平期間，控制信號(hào)為高電平期間，K合上，合上，C充電充電采樣采樣控制信號(hào)為低電平期間，控制信號(hào)為低電平期間，K打開，打開，C上電壓不變上電壓不變保持保持第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)3. 多路選擇開關(guān)（多路選擇開關(guān)（MUX） “多選一多選一”模擬電子開關(guān)，有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，模擬電子開關(guān)，有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，由計(jì)算機(jī)或邏輯電路控制將其輸出端與某一輸入端接通。由計(jì)算機(jī)或邏輯電路

15、控制將其輸出端與某一輸入端接通。 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 目前，許多目前，許多A/D轉(zhuǎn)換器都把多路選擇開關(guān)、采樣保轉(zhuǎn)換器都把多路選擇開關(guān)、采樣保持器集成在其芯片中。持器集成在其芯片中。 MUXG012301ENY4567702ENCBA7D6D5D4D3D2D1D0D數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端使能端使能端控制端控制端第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)4. A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 A/D（模（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器（數(shù)）轉(zhuǎn)換器（ADC），是把模擬電壓量轉(zhuǎn)換），是把模擬電壓量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)數(shù)字量的裝置，是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。成對(duì)應(yīng)數(shù)字量的裝置，是計(jì)算

16、機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。 ADC（8位）位）Vx輸入模擬電壓輸入模擬電壓D7D0輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量0 5V0000000011111111分辨率分辨率:5V/2560.0195V最低有效位最低有效位LSB19.5mV A/D轉(zhuǎn)換器的作用轉(zhuǎn)換器的作用 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)類型類型特點(diǎn)特點(diǎn)主要應(yīng)用主要應(yīng)用雙積分型雙積分型轉(zhuǎn)換精度很高，抗干擾性轉(zhuǎn)換精度很高，抗干擾性很強(qiáng)，速度很慢（轉(zhuǎn)換時(shí)很強(qiáng)，速度很慢（轉(zhuǎn)換時(shí)間間 幾百幾百 s 幾幾ms）數(shù)字儀表（數(shù)字萬用數(shù)字儀表（數(shù)字萬用表、高精度電壓表）表、高精度電壓表）和低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)逐次逼近型逐次逼近型

17、轉(zhuǎn)換速度中等（轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換速度中等（轉(zhuǎn)換時(shí)間幾幾 s 幾百幾百 s） ，精度較，精度較高，成本較低高，成本較低中高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)測(cè)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測(cè)控系統(tǒng)并行比較型并行比較型轉(zhuǎn)換速度最高（轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換速度最高（轉(zhuǎn)換時(shí)間幾幾ns 幾幾 s） ，成本較高，成本較高，精度不太高精度不太高數(shù)字通信技術(shù)和高速數(shù)字通信技術(shù)和高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)數(shù)據(jù)采集技術(shù) A/D轉(zhuǎn)換器的分類轉(zhuǎn)換器的分類 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理轉(zhuǎn)換器的工作原理 有效砝碼的總重量逐次逼近重物的重量：有效砝碼的總重量逐

18、次逼近重物的重量：00112233WDWDWDWDG 無效無效有效有效01iD第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)8位位ADC工作原理工作原理轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量07 DDrefV參考（精密基準(zhǔn)）電壓參考（精密基準(zhǔn)）電壓xV待轉(zhuǎn)換的模擬電壓待轉(zhuǎn)換的模擬電壓第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)移位寄存器清零；移位寄存器清零； 10000000 D/A輸出輸出2.56V VrefVx D6清清0，D5置置1； 10100000 D/A輸出輸出3.20V VrefVx D5為為1 使使D4置置1； 10110000 D/A輸出輸出3.52V VrefV

19、x D4為為1 使使D3置置1； 10111000 D/A輸出輸出3.68V VrefVx D2清清0 使使D1置置1； 10111010 D/A輸出輸出3.72V VrefVx D0清清0； A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果為：轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果為：10111010（對(duì)應(yīng)于模擬電壓（對(duì)應(yīng)于模擬電壓3.72V）VVref12. 5 設(shè)設(shè) ，則量化電平則量化電平VLSB02. 025612. 5 若若 ，則轉(zhuǎn)換過程如下：，則轉(zhuǎn)換過程如下：VVx73. 3 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 分辨率分辨率 量程量程 輸出數(shù)字量變化一個(gè)字所對(duì)

20、應(yīng)的輸入模擬電壓的變化。輸出數(shù)字量變化一個(gè)字所對(duì)應(yīng)的輸入模擬電壓的變化。例：對(duì)于例：對(duì)于8位位ADC，若量程為，若量程為05V，則分辨率可表示成，則分辨率可表示成 5V/28=5000mV/25620mV 8位位 1/28=1/256ADC所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓的范圍。所能轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓的范圍。 單極性量程（如單極性量程（如05V） 雙極性量程（如雙極性量程（如-10V+10V） 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 線性誤差線性誤差 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 實(shí)際轉(zhuǎn)換結(jié)果相對(duì)于理想轉(zhuǎn)換結(jié)果的偏差。實(shí)際轉(zhuǎn)換結(jié)果相對(duì)于理想轉(zhuǎn)換結(jié)果的偏差。 絕對(duì)精度絕對(duì)精度 用最低有

21、效位（用最低有效位（LSB）的倍數(shù)來表示。）的倍數(shù)來表示。例如：例如：1LSB、0.5LSB等。等。 相對(duì)精度相對(duì)精度 用絕對(duì)精度除以量程所對(duì)應(yīng)的最大輸用絕對(duì)精度除以量程所對(duì)應(yīng)的最大輸出數(shù)字量的百分?jǐn)?shù)來表示。例如：出數(shù)字量的百分?jǐn)?shù)來表示。例如：0.1%、0.4%等。等。ADC的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性對(duì)理想線性轉(zhuǎn)換特性的最大偏差。的實(shí)際轉(zhuǎn)換特性對(duì)理想線性轉(zhuǎn)換特性的最大偏差。 ADC在單位時(shí)間內(nèi)可以完成的極限轉(zhuǎn)換次數(shù)。例如：在單位時(shí)間內(nèi)可以完成的極限轉(zhuǎn)換次數(shù)。例如：10000次次/s（或（或10kHz）。也可用）。也可用轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間表示，例如：表示，例如：25s（40kHz、40000次次/s）。）。

22、第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 數(shù)字信號(hào)處理的主要目的是為了使處理后的數(shù)數(shù)字信號(hào)處理的主要目的是為了使處理后的數(shù)字信號(hào)能真實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象的相應(yīng)狀態(tài)，最大限字信號(hào)能真實(shí)地反映被測(cè)對(duì)象的相應(yīng)狀態(tài)，最大限度地減小各種測(cè)量轉(zhuǎn)換誤差；數(shù)字信號(hào)分析的主要度地減小各種測(cè)量轉(zhuǎn)換誤差；數(shù)字信號(hào)分析的主要目的則在于合理地從數(shù)字信號(hào)中提取關(guān)于被測(cè)對(duì)象目的則在于合理地從數(shù)字信號(hào)中提取關(guān)于被測(cè)對(duì)象的有關(guān)信息。的有關(guān)信息。7.3 數(shù)字信號(hào)處理與分析數(shù)字信號(hào)處理與分析Processing and Analysis for Digital Signal第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技

23、術(shù)1. 數(shù)字濾波數(shù)字濾波 用軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)果可靠性高、穩(wěn)定性好。用軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)果可靠性高、穩(wěn)定性好。 可以實(shí)現(xiàn)截止頻率極低（例如可以實(shí)現(xiàn)截止頻率極低（例如0.01Hz）的低通濾波。）的低通濾波。 數(shù)字濾波的方法多，使用靈活。數(shù)字濾波的方法多，使用靈活。特點(diǎn)：特點(diǎn)：7.3.1 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 算術(shù)平均值濾波算術(shù)平均值濾波 對(duì)數(shù)字序列中的對(duì)數(shù)字序列中的N個(gè)相鄰的采樣值取算術(shù)平均值，以個(gè)相鄰的采樣值取算術(shù)平均值，以該算術(shù)平均值（即濾波后的輸出）作為信號(hào)在這該算術(shù)平均值（即濾波后的輸出）作為信號(hào)在這N個(gè)采樣個(gè)采樣點(diǎn)處的采樣結(jié)果。點(diǎn)處的采樣結(jié)果

24、。 適用于混有一般隨機(jī)干擾的數(shù)字信號(hào)的濾波適用于混有一般隨機(jī)干擾的數(shù)字信號(hào)的濾波 .注意：注意： 與實(shí)際采樣間隔與實(shí)際采樣間隔 相比應(yīng)充分地??！相比應(yīng)充分地??！stTsT第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 滑動(dòng)（遞推）平均值濾波滑動(dòng)（遞推）平均值濾波 加權(quán)平均值濾波加權(quán)平均值濾波 防脈沖干擾平均值濾波防脈沖干擾平均值濾波 首先對(duì)前首先對(duì)前N個(gè)采樣值取平均得到第個(gè)采樣值取平均得到第1個(gè)算術(shù)平均值，個(gè)算術(shù)平均值，然后將這然后將這N個(gè)采樣值最前面的一個(gè)去掉，再加上下一個(gè)新個(gè)采樣值最前面的一個(gè)去掉，再加上下一個(gè)新的采樣值取平均得到第的采樣值取平均得到第2個(gè)算術(shù)平均值，個(gè)算術(shù)平均值，依

25、此類推。，依此類推。 與滑動(dòng)平均值濾波原理相同，但為取平均的每個(gè)采樣與滑動(dòng)平均值濾波原理相同，但為取平均的每個(gè)采樣值賦以不同的權(quán)值賦以不同的權(quán) 。降低了對(duì)降低了對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間的要求。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間的要求。 將將N個(gè)采樣值中的最大值、最小值剔除，對(duì)余個(gè)采樣值中的最大值、最小值剔除，對(duì)余N-2個(gè)個(gè)采樣值取平均，可在一定程度上消除脈沖干擾的影響。采樣值取平均，可在一定程度上消除脈沖干擾的影響。 該方法簡(jiǎn)單，較為常用。該方法簡(jiǎn)單，較為常用。 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 低通數(shù)字濾波低通數(shù)字濾波 使用低通數(shù)字濾波的遞推算法使用低通數(shù)字濾波的遞推算法 1)1( nnnya

26、axynx第第n個(gè)未濾波的輸入采樣值；個(gè)未濾波的輸入采樣值；ny第第n個(gè)濾波后的輸出值；個(gè)濾波后的輸出值；a 濾波器常數(shù)，濾波器常數(shù)，0a1。1 ny第第n-1個(gè)濾波后的輸出值；個(gè)濾波后的輸出值；數(shù)字低通濾波器的上截止頻率由數(shù)字低通濾波器的上截止頻率由a和和 共同決定：共同決定：sT)2/(2scTaf 實(shí)現(xiàn)程序比較簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快，實(shí)用有效，可實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)程序比較簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快，實(shí)用有效，可實(shí)現(xiàn)模擬濾波器所不能實(shí)現(xiàn)的上截止頻率極低的低通濾波。模擬濾波器所不能實(shí)現(xiàn)的上截止頻率極低的低通濾波。第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)2. 標(biāo)度變換標(biāo)度變換 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成以特定單位表示的

27、被測(cè)量的實(shí)際值。將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成以特定單位表示的被測(cè)量的實(shí)際值。 線性標(biāo)度變換線性標(biāo)度變換minminmaxminmaxmin)()()(YNNYYNXY X要進(jìn)行標(biāo)度變換的數(shù)字量；要進(jìn)行標(biāo)度變換的數(shù)字量；Y標(biāo)度變換后所得到的以特定單位表示的標(biāo)度變換后所得到的以特定單位表示的 被測(cè)量大??；被測(cè)量大??；minmaxYY、量程內(nèi)被測(cè)量的最大值、最小值；量程內(nèi)被測(cè)量的最大值、最小值；minmaxNN、量程內(nèi)被測(cè)量的最大值、最小值時(shí)所對(duì)量程內(nèi)被測(cè)量的最大值、最小值時(shí)所對(duì) 應(yīng)的數(shù)字量輸出。應(yīng)的數(shù)字量輸出。第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)3. 非線性校正非線性校正 測(cè)試系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)（

28、包括測(cè)試系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)（包括ADC）所存在的非線性）所存在的非線性因素，使系統(tǒng)的輸出與輸入之間呈某種非線性關(guān)系，應(yīng)通因素，使系統(tǒng)的輸出與輸入之間呈某種非線性關(guān)系，應(yīng)通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施予以校正。常用的方法有：過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施予以校正。常用的方法有： 硬件校正：使用某些非線性電路（如二極管電路），硬件校正：使用某些非線性電路（如二極管電路），一般設(shè)置在信號(hào)調(diào)理電路的最后。一般設(shè)置在信號(hào)調(diào)理電路的最后。 軟件校正：利用計(jì)算機(jī)，通過對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行函數(shù)軟件校正：利用計(jì)算機(jī)，通過對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行函數(shù)計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)kXXfgNgY )()(若使若

29、使利用校正函數(shù)的軟件非線性校正利用校正函數(shù)的軟件非線性校正)()(1NkfNg 應(yīng)使應(yīng)使第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 模擬分析法模擬分析法 使用模擬信號(hào)分析設(shè)使用模擬信號(hào)分析設(shè)備直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行分備直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行分析處理析處理 模擬頻譜分析模擬頻譜分析儀、模擬相關(guān)分析儀等儀、模擬相關(guān)分析儀等 。 數(shù)字分析法數(shù)字分析法 先把待分析的連續(xù)模擬信號(hào)通過先把待分析的連續(xù)模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換成離散的轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析數(shù)字信號(hào)，然后由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析 數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)處理機(jī)以及信號(hào)處理機(jī)以及MATLAB、LabVIEW等軟件。等軟件。頻

30、譜分析儀頻譜分析儀7.3.2 數(shù)字信號(hào)分析數(shù)字信號(hào)分析第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)1. 數(shù)字信號(hào)分析的理論基礎(chǔ)數(shù)字信號(hào)分析的理論基礎(chǔ) 概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì) 2. 數(shù)字信號(hào)分析的基本原理數(shù)字信號(hào)分析的基本原理 首先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、截?cái)啵ㄓ袝r(shí)還要人為地首先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、截?cái)啵ㄓ袝r(shí)還要人為地做加權(quán)（窗）、數(shù)字濾波等處理），將持續(xù)時(shí)間無限長(zhǎng)做加權(quán)（窗）、數(shù)字濾波等處理），將持續(xù)時(shí)間無限長(zhǎng)的連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換成有限長(zhǎng)樣本的離散時(shí)間序列，最的連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換成有限長(zhǎng)樣本的離散時(shí)間序列，最后在計(jì)算機(jī)上按一定的算法進(jìn)行各種信號(hào)分析。后在計(jì)算機(jī)上按一定的算法進(jìn)行各種信

31、號(hào)分析。 傅里葉變換傅里葉變換FT離散傅里葉變換離散傅里葉變換DFT快速傅里葉變換快速傅里葉變換FFT 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)數(shù)字信號(hào)分析前的準(zhǔn)備數(shù)字信號(hào)分析前的準(zhǔn)備第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)3. 數(shù)字信號(hào)分析方法數(shù)字信號(hào)分析方法 譜分析譜分析 譜分析指的是把時(shí)域動(dòng)態(tài)信號(hào)通過離散傅里葉變換譜分析指的是把時(shí)域動(dòng)態(tài)信號(hào)通過離散傅里葉變換轉(zhuǎn)到頻域進(jìn)行分析，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換。具體分轉(zhuǎn)到頻域進(jìn)行分析，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換。具體分析方法有：析方法有： 頻譜分析（諧波分析）頻譜分析（諧波分析） 功率譜分析功率譜分析 頻率響應(yīng)函數(shù)分析頻率響應(yīng)函數(shù)

32、分析 相干函數(shù)分析相干函數(shù)分析 倒頻譜分析倒頻譜分析 10/210/2)(1)()()(NkNnkjNnNnkjekXNnxenxkX )1( , 2 , 1 , 0 Nkn、離散傅立葉變換的公式：離散傅立葉變換的公式：第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 相關(guān)分析（時(shí)延域分析）相關(guān)分析（時(shí)延域分析） 直接法直接法 直接利用相關(guān)函數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算分析。直接利用相關(guān)函數(shù)的定義進(jìn)行計(jì)算分析。 rNnsxrnxnxrNrTR10)()(1)( rNnsxyrnynxrNrTR10)()(1)( 自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù) 互相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù) 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)

33、試技術(shù) 間接法間接法 自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù) 互相關(guān)函數(shù)互相關(guān)函數(shù) 小波分析（略）小波分析（略）第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) D/A（數(shù)（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換模）轉(zhuǎn)換：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。實(shí)：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的裝置稱為轉(zhuǎn)換的裝置稱為D/A（數(shù)（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換器（模）轉(zhuǎn)換器（DAC）。）。 通過計(jì)算機(jī)等將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，目通過計(jì)算機(jī)等將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)某些執(zhí)行元件（如電液比例閥、電機(jī)、繼電的是實(shí)現(xiàn)對(duì)某些執(zhí)行元件（如電液比例閥、電機(jī)、繼電器等器等 ）的控制。）的控制。 D/A轉(zhuǎn)換器所輸出的模擬量大多為電流輸出形式，轉(zhuǎn)換器所

34、輸出的模擬量大多為電流輸出形式，有些有些D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部設(shè)有運(yùn)算放大器用來實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)換器內(nèi)部設(shè)有運(yùn)算放大器用來實(shí)現(xiàn)電流/電壓電壓轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換（I/V轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換） ，因此可以直接輸出電壓（單極性輸，因此可以直接輸出電壓（單極性輸出、雙極性輸出）。出、雙極性輸出）。 7.4 模擬信號(hào)輸出模擬信號(hào)輸出Output for Analog Signal第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)001122112222aaaaDnnnn n位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)D可以表示成可以表示成DEERo 輸入數(shù)字量輸入數(shù)字量D與輸出模擬量與輸出模擬量Eo之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為RE轉(zhuǎn)換時(shí)的參考電平（為量化當(dāng)量

35、）轉(zhuǎn)換時(shí)的參考電平（為量化當(dāng)量） 7.4.1 D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)1. 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 RnnnnoEaaaaaE)22222(1122221100 jjRR2 RRRf 07.4.2 D/A轉(zhuǎn)換器的種類轉(zhuǎn)換器的種類第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)2. T型網(wǎng)絡(luò)型網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 DEaaaaEERnnnnRo40011221142)2222(2 RRf 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 輸入數(shù)字量變化最小量（一個(gè)字）時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸出模輸入數(shù)字量變化最小量（一個(gè)字）時(shí)所對(duì)應(yīng)

36、的輸出模擬量變化與滿量程輸出之比（常用擬量變化與滿量程輸出之比（常用DAC的位數(shù)表示）。的位數(shù)表示）。 實(shí)際輸入輸出特性曲線偏離理想特性直線的程度。實(shí)際輸入輸出特性曲線偏離理想特性直線的程度。 分辨率分辨率 轉(zhuǎn)換時(shí)間（建立時(shí)間）轉(zhuǎn)換時(shí)間（建立時(shí)間） 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 線性誤差線性誤差 輸入數(shù)字量從最小值跳變至最大值（滿量程變化）時(shí)輸入數(shù)字量從最小值跳變至最大值（滿量程變化）時(shí)其輸出模擬量從初始值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。其輸出模擬量從初始值達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。實(shí)際模擬量輸出與理論模擬量輸出之間的差異。實(shí)際模擬量輸出與理論模擬量輸出之間的差異。7.4.3 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要

37、技術(shù)指標(biāo) 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)“軟件就是儀器軟件就是儀器 The Software is the Instruments” NI理念理念7.5 虛擬儀器虛擬儀器Virtual Instrument第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 在以通用計(jì)算機(jī)為在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬前面板、測(cè)試功能由擬前面板、測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。算機(jī)儀器系統(tǒng)。 1. 虛擬儀器（虛擬儀器（VI）7.5.1 虛擬儀器的概念虛擬儀器的概念 虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)上顯

38、示傳統(tǒng)儀器面板，它將硬虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)上顯示傳統(tǒng)儀器面板，它將硬件電路完成的信號(hào)調(diào)理和處理功能由計(jì)算機(jī)程序完成，這件電路完成的信號(hào)調(diào)理和處理功能由計(jì)算機(jī)程序完成，這種種硬件功能軟件化硬件功能軟件化是虛擬儀器的一大特征。是虛擬儀器的一大特征。第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)虛擬雙蹤示波器（前面板）虛擬雙蹤示波器（前面板）第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)虛擬雙蹤示波器（程序框圖）虛擬雙蹤示波器（程序框圖）第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)基于虛擬儀器的新型工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)架構(gòu)基于虛擬儀器的新型工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)架構(gòu)第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)

39、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)2. 虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器的特點(diǎn) 可由用戶定義虛擬儀器的功能、性能、指標(biāo)?？捎捎脩舳x虛擬儀器的功能、性能、指標(biāo)。 可以將多種儀器的功能、性能、指標(biāo)等以軟件的形式可以將多種儀器的功能、性能、指標(biāo)等以軟件的形式集成在虛擬儀器庫(kù)內(nèi)。集成在虛擬儀器庫(kù)內(nèi)。 操作簡(jiǎn)單直觀，數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)處理、結(jié)果與圖形曲操作簡(jiǎn)單直觀，數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)處理、結(jié)果與圖形曲線顯示的功能強(qiáng)大。線顯示的功能強(qiáng)大。 可以在同一總線系統(tǒng)的儀器之間或通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)可以在同一總線系統(tǒng)的儀器之間或通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)資源共享。交換，實(shí)現(xiàn)資源共享。 測(cè)量精度高、測(cè)量范圍寬且性能穩(wěn)定、可靠性高。測(cè)量精度高、測(cè)量范圍寬

40、且性能穩(wěn)定、可靠性高。 智能程度高，具有自學(xué)習(xí)和決策能力。智能程度高，具有自學(xué)習(xí)和決策能力。 開發(fā)周期短、成本低、維護(hù)方便。開發(fā)周期短、成本低、維護(hù)方便。第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)虛擬儀器虛擬儀器傳統(tǒng)儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短（技術(shù)更新周期短（0 51年）年）技術(shù)更新周期長(zhǎng)（技術(shù)更新周期長(zhǎng)（510年）年）軟件是關(guān)鍵軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格低價(jià)格昂貴價(jià)格昂貴開放、靈活與計(jì)算機(jī)同步開放、靈活與計(jì)算機(jī)同步,可重復(fù)可重復(fù)使用和重新配置使用和重新配置固定固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各種儀器可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各

41、種儀器只可連有限的設(shè)備只可連有限的設(shè)備自動(dòng)化、智能化、多功能、遠(yuǎn)距自動(dòng)化、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離離功能單一、操作不便功能單一、操作不便3. 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 虛擬儀器主要由計(jì)算機(jī)、測(cè)量硬件接口模塊和虛擬儀虛擬儀器主要由計(jì)算機(jī)、測(cè)量硬件接口模塊和虛擬儀器軟件三部分組成器軟件三部分組成 。7.5.2 虛擬儀器的組成虛擬儀器的組成第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)1. 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) 基于基于PXI總線的虛擬儀器系統(tǒng)總線的虛擬儀器系統(tǒng) 基于串口儀器的虛擬儀器系統(tǒng)基于串口儀器的虛擬儀器系統(tǒng) 基于基于

42、VXI總線的虛擬儀器系統(tǒng)總線的虛擬儀器系統(tǒng) 基于通用接口總線基于通用接口總線GPIB的虛擬儀器系統(tǒng)的虛擬儀器系統(tǒng) 基于基于DAQ設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡的虛擬儀器系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡的虛擬儀器系統(tǒng) 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集卡圖像采集卡圖像采集卡運(yùn)動(dòng)控制卡運(yùn)動(dòng)控制卡第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)2. 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) VISA庫(kù)庫(kù) 儀器驅(qū)動(dòng)程序儀器驅(qū)動(dòng)程序 虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件 虛擬儀器軟件有三個(gè)層次：虛擬儀器軟件有三個(gè)層次： 文本編程語言文本編程語言: LabWindows/CVI、VC、VB等。等。 圖形化編程語言（

43、圖形化編程語言（G語言）：語言）： LabVIEW、HP-VEE、Ez-Text、TEK-TNS等。等。 第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)1. LabVIEW的主要功能與特性的主要功能與特性 LabVIEW（Laboratory of Virtual Instruments Engineering Workbench）是）是NI（美國(guó)國(guó)家儀器公司）（美國(guó)國(guó)家儀器公司）推出的推出的32位、為位、為VXI即插即用聯(lián)即插即用聯(lián)盟認(rèn)可、基于圖盟認(rèn)可、基于圖形化編程語言形化編程語言G的虛擬儀器開發(fā)的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)。平臺(tái)。 7.5.3 虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW第第7 7章章 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù) 帶有多種帶有多種I/O函數(shù)庫(kù)，可對(duì)幾千種設(shè)備（函數(shù)庫(kù)，可對(duì)幾千種設(shè)備（GPIB、VXI、PXI、RS-232、RS-485