《計算機測試技術》PPT課件.ppt

1、測試技術 計算機測試技術(5),第八章,內(nèi)容,概述 數(shù)據(jù)采集技術 智能儀表系統(tǒng) 虛擬儀器,1、概述,定義：計算機測試技術 以計算機為核心、完成測試任務的技術 基于計算機的測試：測量、分析與處理 核心：處理器、編程,利用計算機的可編程快速處理和大容量數(shù)據(jù)管理功能 適用：測點多、數(shù)據(jù)量大、監(jiān)測任務重、分析要求高（在線、遠程、診斷、推理）,1、概述,組成 結構,組成 硬件 信號調(diào)理：隔離、放大、濾波 數(shù)據(jù)采集：采集板/卡/器 模擬開關、采樣保持、AD轉(zhuǎn)換 計算機：PC、IPC、CPCI、VXI,1、概述,組成 軟件 采集/監(jiān)測軟件 分析軟件 數(shù)據(jù)庫管理軟件 特點 成本優(yōu)勢：PC資源 功能優(yōu)勢：數(shù)據(jù)處

2、理量大、快速，分析手段豐富、靈活 發(fā)展優(yōu)勢：具有通用性和發(fā)展前景,1、概述,典型框圖,1、概述,2、數(shù)據(jù)采集技術,模擬信號的數(shù)字化處理 模擬信號的數(shù)字化 ：將連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字信號的過程,連續(xù)無限長度,離散有限點數(shù),2、數(shù)據(jù)采集技術,模擬信號的數(shù)字化處理 采樣：將模擬信號按一定的時間間隔逐點取其瞬時值 采樣: 基本問題：采樣間隔/頻率、采樣長度,2、數(shù)據(jù)采集技術,模擬信號的數(shù)字化處理 采樣,時間 采樣間隔t 時間序列 t 2t ,2、數(shù)據(jù)采集技術,模擬信號的數(shù)字化處理 量化,幅值 |x(t)|M量程 -M，M均分為2L區(qū)間 量化階q=M/L 如M5V，L211 則q2.44mV,2、數(shù)

3、據(jù)采集技術,模擬信號的數(shù)字化處理 量化：結果取決：q、t,量化序列 0 (L-2).q (L-2).q (L-4).q 2.q q 3.q (L-4).q q -(L-3).q -(L-3).q -2.q -4q -2.q,0 1.t 2.t 3.t 4.t . . . . . . n. t,模擬信號的數(shù)字化處理 編碼：二進制編碼 a1 最高有效位MSB，取值0、1 an 最低有效位LSB ，取值0、1 n A/D轉(zhuǎn)換器有效輸出數(shù)字量的位數(shù),2、數(shù)據(jù)采集技術,模擬信號的數(shù)字化處理 采樣定理及頻率混淆 采樣定理 解決原始信號不失真采集的采樣頻率或采樣間隔選擇問題 幾個重要采集參數(shù) 樣本：采集到的

4、一段時域信號 樣本長度 T=N. t，其中N為采樣點數(shù)（長度）、 t為采樣間隔 最高分析頻率fx：模擬信號中所要分析的最高分量的頻率 被采集的信號是頻率為fr的單頻，則最高分析頻率fx=fr 一般情況下，被采集的往往是一復頻信號，則由需要定fx 由主頻（對應系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速）的幾倍頻來定fx，如fx =5. fr 采樣頻率fs ：模擬信號離散的速度每秒采集的點數(shù) 對于等間隔(t)采集，采集頻率fs為： fs= 1/ t . Hz,2、數(shù)據(jù)采集技術,采樣定理 為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高分析頻率的2倍每周期至少采集2點,2、數(shù)據(jù)采集技術,香農(nóng)(Sh

5、annon)采樣定理,采樣定理,2、數(shù)據(jù)采集技術,頻率混淆：fs2.fx、造成頻率混疊,2、數(shù)據(jù)采集技術,折疊頻率 fd=fs/2 大于fd的頻率混疊 混疊無法事后消除 抗混疊措施 采集前濾去大于fd的頻率抗混疊濾波，低通濾波頻率為0 fd 加大采樣頻率,2、數(shù)據(jù)采集技術,數(shù)據(jù)的采樣與保持 數(shù)據(jù)采集 具有N個采樣區(qū)間為t的量化過程 采集樣本：T=N.t t內(nèi)的量化過程： 啟動轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結束輸出數(shù)字量 A/D轉(zhuǎn)換開始到結束時保持輸入信號的電平不變 保證轉(zhuǎn)換精度 保持電路 A/D轉(zhuǎn)換結束后又能跟蹤輸入信號的變化 采樣電路,數(shù)據(jù)的采樣與保持 數(shù)據(jù)采集基本單元 多路開關 程控放大 采樣保持 AD轉(zhuǎn)換,2

6、、數(shù)據(jù)采集技術,多路開關 功能 將多路被測信號分別傳送到所共用的一路A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換以低成本實現(xiàn)多通道參數(shù)的采集 類型 多路開關（多到一）： 多路輸入到一路AD 反多路開關（一到多）：一路DA到多路輸出,2、數(shù)據(jù)采集技術,多路開關 指標 導通與斷開電阻 接通電阻為零（實際109 ） 切換速度：一般 1us1ns 隔離：各通過之間的串擾，80db 實例 集成電路模擬開關 ：結構緊湊、內(nèi)部有譯碼器、使用方面、轉(zhuǎn)換速度快、壽命長等 干簧繼電器：結構簡單、閉合接觸電阻小而斷開時阻抗高、不受環(huán)境溫度影響等,2、數(shù)據(jù)采集技術,采樣保持 功能：對被測信號的實時跟蹤、精確取值 采集過程的兩個基本狀態(tài)：快采

7、慢測 采集前的信號跟蹤S閉合 采集時刻的信號凍結對固定信號進行量化,2、數(shù)據(jù)采集技術,2、數(shù)據(jù)采集技術,采樣保持,采樣保持 指標： 捕捉時間TAC跟蹤 S輸入值 ，取決于CH 孔徑時間TAP H開關斷開斷開速度 保持建立時間THS 開關斷開穩(wěn)定 衰減率 H內(nèi)VC的下降速率，漏電，負載,2、數(shù)據(jù)采集技術,數(shù)模換技術 A/D轉(zhuǎn)換器（簡稱ADC） 定義：將模擬量轉(zhuǎn)換為一定碼制的數(shù)字量的器件或裝置 分類：跟蹤比較、逐次比較、并行比較、雙積分,極性判斷 誤差控制,2、數(shù)據(jù)采集技術,A/D轉(zhuǎn)換器（簡稱ADC） 并行比較 8個電壓等級：只用7級 7個比較器：輸出I1I7 3位編碼數(shù)字量輸出,2、數(shù)據(jù)采集技術

8、,ADC性能參數(shù) AD位數(shù)：二進制或BCD碼的位數(shù)，如12位、16位、24位 分辨力: 最低有效位數(shù)LSB，也稱量化階 如：12位A/D轉(zhuǎn)換器、量程5V，則分辨率為： 量化誤差：最大為1/2LSB，誤差分布為均勻分布 轉(zhuǎn)換時間：完成一次A/D轉(zhuǎn)換的時間，倒數(shù)為轉(zhuǎn)換速度/通過率 轉(zhuǎn)換精度：實際ADC與理想ADC 量化值上的差值 滿刻度范圍： ADC所允許輸入電壓范圍，如5V 其他參數(shù)：零點和增益溫度系數(shù)、輸入電阻,2、數(shù)據(jù)采集技術,示例 采用鐵康銅熱電偶進行溫度測量，在0-450的溫度范圍內(nèi)輸出的電壓值是0-25mV，若要求設計的測量裝置達到0.1 的測溫分辨率，如何選A/D轉(zhuǎn)換器？ 分析 0-

9、450的溫度范圍對應測量范圍0-25mV，即M=25mV 最小分辨率：分辨0.1 ，對應電壓為q5.5 V 解題 M=25000V、 q5.5 V， 所以，A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應該大于13位16位 q0.76 V,2、數(shù)據(jù)采集技術,ADC的選擇 AD位數(shù) 位數(shù)：12位、16位、24位 精度：0.5% 成本 轉(zhuǎn)換時間 實際采樣間隔：采樣定理、采集方式 成本,2、數(shù)據(jù)采集技術,A/D通道方案確定 考慮問題： 多個模擬信號 性質(zhì)：快變、慢變；靜態(tài)、動態(tài) 采集效率 成本 不同的采集要求 分別采集：信號之間沒有嚴格關系 并行采集：同步,2、數(shù)據(jù)采集技術,無采保的A/D通道直接轉(zhuǎn)換 應用：直流/低頻信號 輸

10、入信號的最大變化率： t一定，允許輸入信號變化速率的上限也就確定 變化大信號的則要求t?。恢绷餍盘杽t要求t大,示例： M10V、n12、 t0.1s 變化率小于0.05V/s的輸入信號，采集前可不用加采保,2、數(shù)據(jù)采集技術,帶采保的A/D通道 應用：各種信號 輸入信號的最大變化率： （取決于保持時間） 采保A/D ADC 帶采保的A/D通道多通道巡回采集、共享A/D通道 每路信號的采樣間隔 ADC采樣間隔一次轉(zhuǎn)換,在前一個通道的信號處于保持階段，就可以考慮通道的切換,2、數(shù)據(jù)采集技術,帶采保的A/D通道多通道巡回采集 兩個采樣間隔之間關系 等速采集、巡回切換n通道,問題： 10個通道輸入，每個

11、通道采樣間隔為100微秒，做等間隔巡回采集，則要求ADC的采樣間隔為多少？,2、數(shù)據(jù)采集技術,帶同時采保的A/D通道偽并行采集 每個t中，所有通道的信號電平先同時采樣保持，再巡回采集，從而保證所有通道嚴格同時刻采集。 每一通道（信號）采樣間隔：t；信號采樣頻率1 /t ADC (最小)采樣間隔： t /n ；ADC 采樣頻率n/t,2、數(shù)據(jù)采集技術,多通道并行A/D通道并行采集 多塊低速的ADC芯片、嚴格同步采集 獨立的通道，各通道間具有較好的隔離度 性價比較高 ADC采樣間隔就是信號采樣間隔,應用： 高速實時系統(tǒng) 高頻信號采集,2、數(shù)據(jù)采集技術,數(shù)據(jù)采集卡/器 指標 A/D位數(shù)（也可表示分辨

12、率）:位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。常用有8位、10位、12位、16位等 最高采樣頻率：夠重復進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的最高速度，即每秒完成信號轉(zhuǎn)換的最高次數(shù)，對應的為A/DC最小采樣間隔。一般可編程控制。如最高采樣頻率333KHz，則A/DC最小采樣間隔為3 s，可在3s-500ms之間可控 量程（輸入范圍）：A/D轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換模擬信號的電壓范圍。一般有 5V、10 V 精度:反映輸出數(shù)碼的實際模擬輸入電壓與理想模擬輸入電壓之差，定義滿量程下包含增益誤差、偏移誤差、非線性誤差，量化誤差等在內(nèi)的相對精度。如小于0.05,2、數(shù)據(jù)采集技術,數(shù)據(jù)采集卡/器 指標 模入通道：能巡回或并行進行采集的輸入通

13、道數(shù)。對于巡回采集：8、16、32；對于并行采集：2、4、8 輸入阻抗:反映隔離信號源的能力。一般大于100M 程控增益：1、2、4、8、16倍等（選項） 任意設定采樣通道數(shù), 可通道自動掃描采集 先進先出(FIFO)緩存, 可自動數(shù)據(jù)塊采集 觸發(fā)方式: 定時器觸發(fā), 可外啟動采集,2、數(shù)據(jù)采集技術,數(shù)據(jù)采集卡/器 產(chǎn)品 PC/PCI總線數(shù)據(jù)采集板 PC/PCMCIA總線數(shù)據(jù)采集板 USB 總線數(shù)據(jù)采集模塊,NI PCI-6221 16Bit, 250kS/s, 16通道 2通道DA（833kS/s),NI USB-9215 高速串行總線：USB2.0 只要有USB口，即插即用 總線供電 采樣

14、速率可達500kHz/s,NI PCMCIA-5102 2通道并行采集 采樣頻率20MS/s 帶寬15 MHz 輸入50 mV5 V,2、數(shù)據(jù)采集技術,數(shù)據(jù)采集技術 模擬信號數(shù)字化：連續(xù)模擬信號離散數(shù)字信號 采樣：采樣間隔、采樣長度 量化：取采樣時間上的信號幅值幅值量化 編碼：二進制編碼 采樣頻率及頻率混疊 采樣定理：樣本、最高分析頻率、采樣頻率 頻率混淆：折疊頻率、抗混疊措施（抗混疊濾波器、提高采樣頻率） 數(shù)據(jù)采集 采樣保持：動態(tài)跟蹤采集；固定取值保持；4個指標 AD轉(zhuǎn)換：將模擬量轉(zhuǎn)換為一定碼制的數(shù)字量 分類（跟蹤、逐次、并行比較，雙積分） 基本指標：位數(shù)、分辨率、轉(zhuǎn)換時間、精度 AD通道方

15、案 無采保的A/D通道：輸入信號的最大變化率 帶采保的A/D通道：多通道巡回采集、并行采集 AD采集間隔、每通道采樣頻率、采集卡指標,回顧,定義 含有微計算機或微處理器的測量儀器 具有采集、存儲、分析、自動化操作等功能 精度、速度、測試能力和工作效率,3、智能儀器系統(tǒng),數(shù)字式測溫計,數(shù)字式超聲波探傷儀,振動采集分析儀,模擬式萬用表,基本特征 測量過程軟件控制 測量過程 量程切換 極性判別 調(diào)零放大 過載保護 結果輸出 狀態(tài)檢測 實現(xiàn) 硬件實現(xiàn)：結構、體積、成本 軟件實現(xiàn)：流程控制轉(zhuǎn)換、邏輯、驅(qū)動自動化 智能、靈活,模擬式萬用表,數(shù)字式測溫計,3、智能儀器系統(tǒng),基本特征 數(shù)據(jù)處理能力強處理器的存

16、儲、運算能力 測量精度 傳統(tǒng)儀器 手工事后數(shù)據(jù)處理、方法有限 主觀因素影響成分大 智能儀器 軟件實現(xiàn)算法標準偏差、曲線擬合 在線修正自動補償 結果直接 存儲處理 數(shù)據(jù)的存儲、回放 數(shù)據(jù)再處理深加工、多用途,數(shù)據(jù)采集和 振動分析,3、智能儀器系統(tǒng),基本特征 友好的人機交互方式 鍵盤方便 輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)柔性測量 輸入命令，選擇不同功能 顯示屏直觀 運行情況、工作狀態(tài)、處理結果 定時測量、設限報警、自動打印 標準化接口 通信接口GPIB、RS232C、RS485 等 +PC機自動遠程測量系統(tǒng),多相功率分析儀,3、智能儀器系統(tǒng),硬件結構,微型計算機系統(tǒng) 實現(xiàn)儀器功能 信號輸入單元 信號調(diào)理 A/D轉(zhuǎn)換

17、器 信號輸出單元 時序控制器 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 功率放大 人機交互設備 輸入鍵盤 輸出顯示 通信接口,3、智能儀器系統(tǒng),軟件功能,自檢模塊 初始化模塊 時鐘模塊 監(jiān)控模塊 人機交互模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 控制決策模塊 信號輸出模塊 通信模塊,3、智能儀器系統(tǒng),自動測量功能 體現(xiàn)智能化，支持儀器穩(wěn)定、可靠、高精度測量 量程自動切換基本功能 衰減器+放大器+程控 根據(jù)輸入信號的大小，合理確定衰減器的衰減系數(shù)和放大器的放大倍數(shù)，使A/D轉(zhuǎn)換器得到盡可能大而又不超出其輸入范圍的信號,3、智能儀器系統(tǒng),自動測量功能 體現(xiàn)智能化，支持儀器穩(wěn)定、可靠、高精度測量 量程自動切換基本功能 衰減器+放大器+程

18、控 衰減器 K1控制切換前置衰減 K3控制切換放大器輸出衰減 放大器 K2控制放大器倍數(shù) 接口及開關驅(qū)動 編碼：測量值和量程分檔比較 控制驅(qū)動K,3、智能儀器系統(tǒng),零位誤差與增益誤差校正 自校零 輸入短路，測量零位值 自校準 輸入接入基準電壓，建立誤差校準模型,3、智能儀器系統(tǒng),非線性校正解決電路的非線性問題 傳統(tǒng)儀器校正電路 輸入信號特性 補償電路特性 輸出信號特性 智能儀器 a、插值法：分段插值，多個靈敏度S b、查表法：特性曲線數(shù)值化 c、曲線擬合：最小二乘法,3、智能儀器系統(tǒng),溫度誤差的補償 硬件補償：線路復雜，成本高 軟件補償：靈活多變 增加溫度元件，測溫 溫度誤差模型：理論/實驗獲

19、取 校正方程和校正值,3、智能儀器系統(tǒng),設計舉例 目的/功能 以單片機為核心設計計算機溫度、壓力實時采集監(jiān)視系統(tǒng) 性能指標 溫度 測試范圍：0 C 120C，超范圍聲光報警 檢測精度：0.5 C 壓力 測量范圍：0Pa3.92x105 Pa , 超范圍聲光報警 檢測精度：1.96x103 Pa 顯示：9位LED（顯示測量值：溫度41；壓力31） 檢測速度：每分鐘一次,3、智能儀器系統(tǒng),設計 傳感器 溫度 測試范圍：0 C 120C、精度：0.5 C 熱敏電阻變換/放大器：輸出05V、對應滿量程125 C 壓力 測量范圍：03.92x105Pa 、精度：1.96x103Pa 電阻應變片橋路放大器

20、：輸出05V、對應滿量程4.90 x105Pa,3、智能儀器系統(tǒng), A/D轉(zhuǎn)換器 溫度 M125 C 、分辨率q0.5 C ： 壓力 M 4.90 x105Pa 、 1.96x103Pa ： 應選擇10位A/D轉(zhuǎn)換器，可以滿足精度要求,3、智能儀器系統(tǒng), A/D通道方案 檢測速度：每分鐘一次 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器：10us100us 溫度、壓力變化小不要保持電路 8路模擬開關：切換速率要大于A/D轉(zhuǎn)換速率 輸出通道 顯示：選用9位LED、分段溫度、壓力 報警輸出：開關量共用一路聲光報警 系統(tǒng)控制機 單片機8031：2個定時器長達1min的硬件定時 4KB ROM程序,3、智能儀器系統(tǒng), 軟件

21、編程 每1分鐘調(diào)用一次監(jiān)測子程序 監(jiān)測子程序 8個通道均分1分鐘 依次完成8通道的監(jiān)測任務 每次監(jiān)測具體內(nèi)容： 選通模擬開關AD轉(zhuǎn)換中值濾波 工程變換超限檢查報警/顯示,3、智能儀器系統(tǒng),3、智能儀器系統(tǒng), 系統(tǒng)結構,輸入、調(diào)理,輸出顯示,控制、分析,量化,測試領域面臨的主要挑戰(zhàn)：成本增加、使用復雜 產(chǎn)品功能劇增，測試儀器不斷擴增 不同階段使用不同精度、不同功能的模擬儀器 項目、產(chǎn)品轉(zhuǎn)向，造成投資浪費 儀器互聯(lián)和綜合處理日益復雜接口開發(fā) 解決辦法：開放、標準 硬件的標準化資源共享 軟件的模塊化避免重復開發(fā) 系統(tǒng)的開放化儀器間的資源共享 編程平臺的圖形化 硬件模塊的即插即用化,4、虛擬儀器,用戶

22、定義功能,4、虛擬儀器,傳統(tǒng)儀器 廠商定義功能,虛擬儀器 用戶定義功能,傳統(tǒng)儀器 廠商定義儀器功能 關鍵是硬件 開發(fā)與維護開銷高 技術更新周期長（510年） 價格昂貴 封閉、固定 功能單一、互聯(lián)有限 獨立設備,4、虛擬儀器,虛擬儀器： Virtual Instrumentation 在開放架構基礎上創(chuàng)建用戶定義的測試系統(tǒng) 用戶定義功能 關鍵是軟件軟件即儀器 開發(fā)與維護費用低（軟件） 技術更新周期短（12年） 價格低、可復用與可重配置性強 開放、靈活，可與計算機技術保持同步發(fā)展 與網(wǎng)絡及其它周邊設備方便互聯(lián) 面向應用的儀器系統(tǒng),4、虛擬儀器,“虛擬” 含義 虛擬的儀器面板 由軟件實現(xiàn)儀器的測量功

23、能（軟件就是儀器）,4、虛擬儀器,以軟件代替硬件、以圖形代替代碼、以組態(tài)代替編程、以虛擬代替固定,二者比較,4、虛擬儀器,組成,4、虛擬儀器,硬件（電子線路）,硬件（電子線路）,硬件（顯示器與旋鈕）,硬件（電子線路）,計算機軟件（算法）,計算機硬件 （顯示器與虛擬旋鈕）,傳統(tǒng)儀器,虛擬儀器,計算機系統(tǒng)資源,結果表達 與儀器控制,數(shù)據(jù)采集,信號處理,功能,4、虛擬儀器,計算機系統(tǒng)資源 標準總線 I/O模塊,儀器硬件：僅僅是為了解決信號的輸入輸出 標準總線：協(xié)調(diào)各個模塊測試工作，如GBIP、VXI 模塊化I/O硬件 數(shù)據(jù)采集 信號條理 聲音和振動測量 運動控制 分布式I/O,4、虛擬儀器,DAQ（

24、Data Acquisition）數(shù)據(jù)采集板 定時與控制能力：無 有大量支持板卡 直接利用標準的計算機總線、接口，沒有儀器所需的總線性能,4、虛擬儀器,SCXI信號調(diào)理板、提高測試系統(tǒng)的質(zhì)量 Signal Conditioning eXtensions for Instrumentation 放大小信號、熱電偶（v），提高系統(tǒng)信噪比 濾波動態(tài)信號，消除噪聲、抗混疊模擬/數(shù)字濾波器 隔離避免接地不當（造成測量不準、損壞DAQ板卡及VI統(tǒng)） 光隔離（optical） 磁隔離（magnetic） 電容隔離（capacitive） 差分輸入、單點接地、專用隔離器件,4、虛擬儀器,信號調(diào)理棧 便攜、低成

25、本 多路調(diào)理:20 適合各種類型信號 每路調(diào)理可選 輸出可直接連DAQ,GPIB（General Purpose Interface Bus） 通用接口總線（IEEE488儀器控制標準）多臺協(xié)調(diào)工作 一種用于實驗室、工業(yè)的數(shù)據(jù)采集和控制的標準總線 8位的并行協(xié)議、傳輸率低于1 Mbytes/s 標準電纜 最多控制14臺儀器 有大量支持其標準的儀器 通過計算機，對傳統(tǒng)儀器功能的擴展和延伸,4、虛擬儀器,VXI（VMEbus eXtensiona for Instrumentation ） 計算機控制的模塊化自動儀器系統(tǒng) VMEVersatile Bachplane Bus、萬用背板總線 (可靠性

26、極高，散熱性能好，易于安裝和移動) 吞吐率：40MB/s（VME80MB/s） 8TTL觸發(fā)線、8ECL邏輯信號 即插即用 有大量支持其標準的產(chǎn)品政府、軍事、研究 第一次構建尚需較大的投資強度,4、虛擬儀器,VXI（VMEbus eXtensiona for Instrumentation ） 計算機控制的模塊化自動儀器系統(tǒng),4、虛擬儀器,主機箱 背板總線 VME總線 時鐘和同步總線 模塊識別總線 觸發(fā)總線 局部總線 機械規(guī)范 Eurocard 主動冷卻,嵌入模塊 0槽控制器 A/D模塊 D/A模塊 I/O模塊 .,PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）

27、,4、虛擬儀器,PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）,4、虛擬儀器,主機箱 接口連接器:2組 32-bit PCI 64-bit PXI特性 機械規(guī)范 主動冷卻,嵌入模塊 系統(tǒng)槽模塊 A/D模塊 D/A模塊 I/O模塊 .,總線上增加信號（PXI特性） 參考時鐘模塊同步 觸發(fā)總線8根（TTL）事件、星形觸發(fā)線觸發(fā)精確控制 局部總線13根高速TTL或024V模擬信號的相鄰模塊內(nèi)部傳遞,LXI（LAN eXtension for Instrumentation ） 網(wǎng)絡變遷：以太網(wǎng)接口：一方面在不斷發(fā)展， 10/100/1000 ，另一方面是100%向后兼

28、容,4、虛擬儀器,LXI（LAN eXtension for Instrumentation ） 通過網(wǎng)絡，實現(xiàn)測量模塊的協(xié)調(diào)工作 網(wǎng)絡接口的價值：用戶已認可，互聯(lián)和共享 定時同步：IEEE 1588 引入 LAN，納秒級定時能力 LXI儀器等級 等級C：具有通過LAN的編程控制能力，可以與其他廠家的儀器很好地協(xié)同工作 等級B：擁有等級C的一切能力，并且加上了IEEE1588網(wǎng)絡實時同步標準 等級A：擁有等級B的一切能力，同時具備硬件觸發(fā)能力,4、虛擬儀器,LXI（LAN eXtension for Instrumentation ） 寬度為482.6mm（19英寸）的標準機箱 高度分1U、2

29、U、3U和4U（單位U44.45mm） LXI器件的最小單元是1U半寬度機箱,4、虛擬儀器,前面板 輸入信號連接器 后面板 LAN接口、電源及開關、觸發(fā),儀器硬件：通用計算機 各種PC機、便攜機 運算/處理能力 顯示/表現(xiàn)能力 存貯能力 促進VI發(fā)展的動力,4、虛擬儀器,軟件系統(tǒng) 軟件就是儀器 The software is the Instrument 就是利用計算機的硬/軟件資源，使本來需要硬件實現(xiàn)的技術軟件化（虛擬化），以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強系統(tǒng)的功能與靈活性。 虛擬儀器的軟件框架從低層到頂層，包括三部分： VISA庫：VI軟件體系結構、計算機與儀器之間的軟件層連接 標準的I/

30、O函數(shù)庫及其相關規(guī)范 儀器驅(qū)動程序：特定儀器控制與通信的軟件程序集 應用軟件：直接面對用戶，提供直觀友好數(shù)據(jù)分析與處理功能,4、虛擬儀器,4、虛擬儀器,軟件系統(tǒng) 軟件平臺 構造、應用VI的關鍵軟件就是儀器 集成開發(fā)環(huán)境可視化、圖形化、零編程 高水平的儀器硬件接口淡化內(nèi)含、方便使用 用戶接口控件、模板庫、函數(shù)庫、 軟件平臺：LabVIEW、Matlab、DASYLab、 ,4、虛擬儀器,LabView圖形化編程語言 特點 圖形化的儀器編程環(huán)境 使用圖形語言（即各種圖標、圖形符號、連線等）編程，界面非常直觀形象 大量的儀器面板控件 表現(xiàn)力,4、虛擬儀器,LabView 特點 圖形化的儀器編程環(huán)境

31、大量的分析、處理和接口功能控件,4、虛擬儀器,LabView 特點 圖形化的儀器編程環(huán)境 數(shù)據(jù)流的可視,4、虛擬儀器,整 形 數(shù)蘭色 浮點數(shù) 橙色 邏輯量 綠色 字符串 粉色 文件路徑 青色,LabView 特點 圖形化的儀器編程環(huán)境,4、虛擬儀器,VI編程三部分 a、前面板模擬真實儀器的前面板 b、框圖程序?qū)η懊姘迳系目丶ο筮M行控制 c、圖標/接線端口VI程序封裝成控件/模塊,LabView 特點 程序調(diào)試手段靈活、多樣 框圖程序數(shù)據(jù)流上設置探針 框圖程序節(jié)點上設置斷點、單步執(zhí)行 框圖程序可高亮運行整個框圖程序分解運行,4、虛擬儀器,LabView 特點 內(nèi)置程序編譯器程序 采用編譯方式運

32、行32位應用程序 運行速度和編譯C的速度相當 ，避免了一般圖形化編程平臺（按解釋方式工作）運行速度慢的問題。,4、虛擬儀器,LabView 特點 功能強大的函數(shù)庫 儀器驅(qū)動程序庫 （含600多個） 基本函數(shù)庫 數(shù)學函數(shù)、數(shù)據(jù)運算、文件I/O 高級分析庫，可增強程序的處理能力。 信號處理、加窗、濾波、擬合、線性代數(shù)、 矩陣運算、概率與統(tǒng)計、控制工具箱等,4、虛擬儀器,LabView 特點 支持多種系統(tǒng)平臺 Windows NT/95/2000/XP 實時Unix系統(tǒng)平臺 LabView應用程序的直接移植 開放式的開發(fā)平臺 提供調(diào)用其它軟件平臺編譯的模塊的接口： DLL庫接口 CIN接口調(diào)用C語言程序的通用方法 提供對OLE的支持,4、虛擬儀器,LabView 特點 網(wǎng)絡功能 支持TCP/IP、動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）、IAC等 Data Socket封裝的TCP