第9章智能仪器与自动测试技术 第9章智能仪器与自动测试技术 2021/2/24
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 1 第9章 智能仪器与自动测试技术
第9章智能仪器与自动测试技术 教学目的和要求 了解: 1.自动测试技术的发展; 2.GBP总线的结构性能; 3.VX总线的结构和器件分类; 4.智能仪器的结构以及虚拟仪器的结构 掌握: 1.GB|P系统的基本结构和传递的过程; 2.VX总线的原理及应用 2021/2/24
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 2 教学目的和要求 了解： 1．自动测试技术的发展； 2．GBIP总线的结构性能； 3．VXI总线的结构和器件分类； 4．智能仪器的结构以及虚拟仪器的结构。 掌握： 1．GBIP系统的基本结构和传递的过程； 2．VXI总线的原理及应用
第9章智能仪器与自动测试技术 第9章智能仪器与自动测试技术 随着现代科学技术的迅速发展,生产和项目研发的规模越 来越大,生产效率要求也越来越高,产品研究和开发过程中要 求测试的项目和内容也日趋复杂,而且测量的精度和速度要求 也很高,通常还伴随着大量的数据处理和统计运算的工作。在 这种情况下,靠人工和简单功能的仪器进行测试已不能胜任, 如何解决测试技术的自动化问题就成为技术人员关心和着力研 究的问题。计算机技术、实时采样技术、频率合成技术的发展 和成熟,给自动测试技术和系统的研究奠定了基础,检测技术 传感器技术、数据传输和处理技术以及大规模集成电路技术的 发展,尤其是单片计算机技术和计算机科学的飞速发展,为测 试技术的自动化提供了必要的技术条件和手段。 通常将在计算机控制下,能自动进行各种信号测量、数据 处理、传输,并以适当方式显示或输出测试结果的系统称为自 动测试系统,简称ATS( Automated Test System),这种技术 我们称之为自动测试技术。在自动测试系统中,整个工作都是 在预先编制好的测试程序统一指挥下完成的,系统中的各种仪 器和设备是智能化的,都可进行稗序控制。 2021/2/24 3
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 3 第9章 智能仪器与自动测试技术 随着现代科学技术的迅速发展，生产和项目研发的规模越 来越大，生产效率要求也越来越高，产品研究和开发过程中要 求测试的项目和内容也日趋复杂，而且测量的精度和速度要求 也很高，通常还伴随着大量的数据处理和统计运算的工作。在 这种情况下，靠人工和简单功能的仪器进行测试已不能胜任， 如何解决测试技术的自动化问题就成为技术人员关心和着力研 究的问题。计算机技术、实时采样技术、频率合成技术的发展 和成熟，给自动测试技术和系统的研究奠定了基础，检测技术、 传感器技术、数据传输和处理技术以及大规模集成电路技术的 发展，尤其是单片计算机技术和计算机科学的飞速发展，为测 试技术的自动化提供了必要的技术条件和手段。 通常将在计算机控制下，能自动进行各种信号测量、数据 处理、传输，并以适当方式显示或输出测试结果的系统称为自 动测试系统，简称ATS（Automated Test System），这种技术 我们称之为自动测试技术。在自动测试系统中，整个工作都是 在预先编制好的测试程序统一指挥下完成的，系统中的各种仪 器和设备是智能化的，都可进行程序控制
第9章智能仪器与自动测试技术 91智能仪器与自动测量技术的发展 自动测试系统(ATS)是一个不断发展的概念,随着各 种高新技术在检测领域的运用,它不断被赋予各种新的内容 和组织形式。通常,将智能仪器与自动测量技术的发展分为 以下几个阶段: 1.单机及专用系统阶段 20世纪70年代,随着微电子技术的发展和微处理器的普 及,以及计算机技术与电子测量技术的结合,出现了以微处 理器为基础的智能仪器。它具有键盘操作、数字显示、数据 褚与简单运篡功能:可现自动测量,如智能化电子计 数器、智能化半导体测试仪等。 2.以标准接口和总线为主要特征的阶段 20世纪70年代末期,标准化的通用接口总线出现了,因 而可利用GPB、V等仪器系统总线将一台计算机和若干台 电子测量仪器连接在一起,组成自动测试系统。在这种自动 试系统中,各设备都用标准化的接口和统一的无源总线以 2021/2/24
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 4 9.1 智能仪器与自动测量技术的发展 自动测试系统（ATS）是一个不断发展的概念，随着各 种高新技术在检测领域的运用，它不断被赋予各种新的内容 和组织形式。通常，将智能仪器与自动测量技术的发展分为 以下几个阶段： 1.单机及专用系统阶段 20世纪70年代，随着微电子技术的发展和微处理器的普 及，以及计算机技术与电子测量技术的结合，出现了以微处 理器为基础的智能仪器。它具有键盘操作、数字显示、数据 存储与简单运算等功能，可实现自动测量，如智能化电子计 数器、智能化半导体测试仪等。 2.以标准接口和总线为主要特征的阶段 20世纪70年代末期，标准化的通用接口总线出现了，因 而可利用GPIB、VXI等仪器系统总线将一台计算机和若干台 电子测量仪器连接在一起，组成自动测试系统。在这种自动 测试系统中，各设备都用标准化的接口和统一的无源总线以 搭积木的形式连接起来
91智能仪器与自动测量技术的发 第9章 展 3PC机仪器阶段 20世纪80年代,计算机特别是个人计算机得到了广泛的普 及与应用。在电子测量领域,计算机与仪器之间的相互关系也 在发生改变。在早期的自动测量系统中,仪器占据主要位 而计算机系统起辅助作用;而到了GPB仪器和∨仪器阶段, 计算机系统越来越占据着重要和主要地位。基于这种趋势,出 现了“计算机即是仪器”的测试仪器新概念,诞生了个人仪器 和虚拟仪器。 个人仪器以个人计算机为核心,辅以仪器电路板和扩展箱, 与个人计算机内部总线相连,在应用软件的控制 共同完成 测试测量任务。虚拟仪器技术的实质是充分利用最新的计算机 技术来实现和扩展传练仪器的功能,计算机硬件解决信号的 人/输出,软件实现仪器测试测量功能。互联网技术在电子测」 领域的应用,进一步改变了测量技术的以往面貌,实现了分布 式测量和资源共享,标志着自动测试与电子测量技术发展的 个崭新方向。 2021/2/24 5
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 5 9.1 智能仪器与自动测量技术的发 展 3.PC机仪器阶段 20世纪80年代，计算机特别是个人计算机得到了广泛的普 及与应用。在电子测量领域，计算机与仪器之间的相互关系也 在发生改变。在早期的自动测量系统中，仪器占据主要位置， 而计算机系统起辅助作用； 而到了GPIB仪器和VXI仪器阶段， 计算机系统越来越占据着重要和主要地位。基于这种趋势，出 现了“计算机即是仪器”的测试仪器新概念，诞生了个人仪器 和虚拟仪器。 个人仪器以个人计算机为核心，辅以仪器电路板和扩展箱， 与个人计算机内部总线相连， 在应用软件的控制下，共同完成 测试测量任务。 虚拟仪器技术的实质是充分利用最新的计算机 技术来实现和扩展传统仪器的功能，计算机硬件解决信号的输 入/输出，软件实现仪器测试测量功能。互联网技术在电子测量 领域的应用，进一步改变了测量技术的以往面貌，实现了分布 式测量和资源共享，标志着自动测试与电子测量技术发展的一 个崭新方向
第9章智能仪器与自动测试技术 92智能仪器与个人仪器 20世纪70年代以来,随着微处理器的广 泛应用,出现了解完全突破传统概念的新 代仪器--智能仪器。这类仪器以微处理 为核心,代替常规电子线路,具有信息采 集、显示、处理、传输以及优化控制等功 能。另外这类仪器一般都配有标准接口, 可以参与自动测试系统的组建 2021/2/24
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 6 9.2 智能仪器与个人仪器 20世纪70年代以来，随着微处理器的广 泛应用，出现了解完全突破传统概念的新 一代仪器----智能仪器。这类仪器以微处理 为核心，代替常规电子线路，具有信息采 集、显示、处理、传输以及优化控制等功 能。另外这类仪器一般都配有标准接口， 可以参与自动测试系统的组建
第9章智能仪器与自动测试技术 921智能仪器 智能仪器是计算机技术与电子测量仪器紧密结合的产物,是内含微 型计算机或微处理器,能够按照预定的程序进行一系列测量测试的测量仪 器,并具有对测量数据进行存储、运算、分析判断、接口输出及自动化 操作等功能。 1.智能仪器的特点 仪器与微处理器相结合,使得软件替代了许多传统的硬件逻辑, 来更小的体积、更高的集成度、更直观方便和智能的显示与操作、更有 效的数据存储处理与通信。同传统仪器相比,智能仪器具有以下几个突 出特点: ①以软件为核心,具有强大的控制能力 ②具有强大的数据存储处理功能。 ③实现仪器功能多样化。 ④智能化、自动化程度高。 2智能仪器的基本结构 智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统,它由硬件和软件两 大部分组成。 (1)智能仪器的硬件结构 智能仪器的硬件部分主要包括CPU、存储器、内部总线、各种MO接 口、通信接口、人机接口(键盘、开关、按钮、显示器)等,如图9.1所 202娥24
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 7 智能仪器是计算机技术与电子测量仪器紧密结合的产物，是内含微 9.2.1 智能仪器 型计算机或微处理器, 能够按照预定的程序进行一系列测量测试的测量仪 器，并具有对测量数据进行存储、运算、分析判断、接口输出及自动化 操作等功能。 1.智能仪器的特点 仪器与微处理器相结合，使得软件替代了许多传统的硬件逻辑，带 来更小的体积、更高的集成度、更直观方便和智能的显示与操作、更有 效的数据存储处理与通信。同传统仪器相比，智能仪器具有以下几个突 出特点： ① 以软件为核心，具有强大的控制能力。 ② 具有强大的数据存储处理功能。 ③ 实现仪器功能多样化。 ④ 智能化、自动化程度高。 2.智能仪器的基本结构 智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，它由硬件和软件两 大部分组成。 (1）智能仪器的硬件结构 智能仪器的硬件部分主要包括CPU、存储器、内部总线、各种I/O接 口、通信接口、人机接口（键盘、开关、按钮、显示器）等，如图9.1所 示
第9章智能仪器与自动测试技术 921智能仪器 CPU 存储器 BUS IO 10 vO 1/O 标准 仪器 接 键盘 显示 A D/A 转换器 转换器1 输入输出通道 仪器总线 被测电压输入 输出 电路 电路1 图9.1智能仪器的基本结构 2021/2/24
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 8 9.2.1 智能仪器 图9.1 智能仪器的基本结构 CPU 存储器 标准 仪器 接口 仪器总线 I/O 显示 I/O 键盘 I/O D/A 转换器 I/O A/D 转换器 输出 电路 输入 电路 BUS 被测电压 输入输出通道
第9章智能仪器与自动测试技术 921智能仪器 (2)智能仪器的软件组成 智能仪器的软件是其灵魂,整个测量工 作是在软件的控制下进行的。没有软件, 智能仪器就无法工作,软件是智能仪器自 动化程度和智能化程度的主要标志。智 仪器的软件部分主要包括监控程序和接口 管理程序两部分。 2021/2/24 9
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 9 9.2.1 智能仪器 （2）智能仪器的软件组成 智能仪器的软件是其灵魂，整个测量工 作是在软件的控制下进行的。没有软件， 智能仪器就无法工作，软件是智能仪器自 动化程度和智能化程度的主要标志。智能 仪器的软件部分主要包括监控程序和接口 管理程序两部分
第9章智能仪器与自动测试技术 922个人仪器 个人仪器是在智能仪器的基础上,在个人计算机 的基础上开发的一种崭新仪器。其基本构想是将 原智能仪器中测量部分的电路以附加插件或模块 的形式插入到个人计算机的总线插槽或扩展箱内, 而将原智能仪器中所需的控制、存储、数据处理 显示和和操作等任务都移交给个人计算机来完成 这样,通过共用个人计算机的硬件,只需不同的 仪器插卡,就可以实现不同功能的智能仪器 图92示出了一种在微机内部的扩展槽及微机外部 的插件箱中都插入仪器卡的混合式个人仪器结构。 2021/2/24 10
第9章 智能仪器与自动测试技术 2021/2/24 10 9.2.2 个人仪器 • 个人仪器是在智能仪器的基础上，在个人计算机 的基础上开发的一种崭新仪器。其基本构想是将 原智能仪器中测量部分的电路以附加插件或模块 的形式插入到个人计算机的总线插槽或扩展箱内， 而将原智能仪器中所需的控制、存储、数据处理、 显示和和操作等任务都移交给个人计算机来完成。 这样，通过共用个人计算机的硬件，只需不同的 仪器插卡，就可以实现不同功能的智能仪器。 • 图9.2示出了一种在微机内部的扩展槽及微机外部 的插件箱中都插入仪器卡的混合式个人仪器结构