電子測量與常用儀器的使用 王成安 9

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1、第9章智能化測量儀器與自動測量系統(tǒng)9.1智能儀器9.2智能儀器的獨特處理功能9.3智能化數(shù)字電壓表（DVM）9.4智能化數(shù)字存貯示波器9.5自動測試系統(tǒng)與個人儀器9.1智能儀器9.1.1智能儀器的組成1．智能儀器的定義2．智能儀器的特點智能儀器與傳統(tǒng)測量儀器的區(qū)別很多，最主要的特點是：(1)借助于傳感器和變送器采集信息。(2)使用智能接口進行人機對話。(3)具有記憶信息功能。(4)能自動進行數(shù)據(jù)處理。(5)具有硬件軟件化的優(yōu)勢。(6)具有自檢、自診斷和自測試功能。(7)能自補償、自適應外界的變化。(8)具有多種對外接口功能。3．智能儀器的組成智能儀器由硬件和軟件兩部分組成。4．智能儀

2、器的硬件結(jié)構(gòu)與功能微處理器MPU內(nèi)部總線圖9.1智能儀器的硬件結(jié)構(gòu)程序存儲器ROM數(shù)據(jù)存儲器ROMI/O接口A/D變換器D/A變換器鍵盤顯示接口鍵盤顯示輸入電路模擬執(zhí)行器標準儀用通信接口外部儀用標準總線主機電路被測量模擬量輸入輸出人機接口通信接口（1）主機電路（2）模擬量輸入輸出通道（3）人機接口（4）通信接口5．智能儀器的軟件與功能監(jiān)控程序接口管理程序9.1.2標準接口總線（GPIB）1.GPIB標準接口系統(tǒng)GPIB標準接口包括接口與總線兩部分。GPIB標準接口GPIB標準總線接口部分控/講/聽者（計算機）接口部分聽/講者（測量儀器）接口部分聽者（信號源）接口部分聽者（記錄儀）用戶

3、編程DUT硬拷貝IFCATNEQIRENSRQDAVNRFDNDACDIO1DIO8～接口管理控制線數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡線數(shù)據(jù)總線(a)GPIB標準接口總線結(jié)構(gòu)1121324圖9-2GPIB標準接口總線系統(tǒng)及GPIB24線總線插座儀器裝置接口儀器裝置本身2.GPIB標準接口總線的結(jié)構(gòu)GPIB標準接口總線中的16條信號線按功能可以分為三組：（1）雙向數(shù)據(jù)總線（2）數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡線①DAV數(shù)據(jù)有效線②NRFD數(shù)據(jù)未就緒線③NDAC數(shù)據(jù)未收到線（3）接口管理控制線3.GPIB標準接口的功能與傳統(tǒng)的測量儀器相比較，智能儀器具有以下幾個優(yōu)點：1.具有較完善的可程控能力2.面板控制（本地控制）簡單靈活3.

4、輸入輸出方式靈活多樣4.測量精度提高功能增多5.測量功能增多6．自動控制和自動調(diào)整能力增強9.2智能儀器的獨特處理功能9.2.1硬件故障的自檢功能1.開機自檢2.周期性自檢3.鍵盤自檢9.2.2自動測量功能1.自動量程變換2.自動觸發(fā)電平調(diào)節(jié)可程控衰減器微處理器控制系統(tǒng)D/A變換器－∞++比較器觸發(fā)探測器輸出3.自動零點調(diào)整功能4.自動校準功能9.3智能化數(shù)字電壓表（DVM）9.3.1智能化數(shù)字電壓表（DVM）的組成和特殊性能智能化數(shù)字電壓表（DVM）的組成（1）輸入電路+∞+－運放+15V147kΩ1kΩ9kΩ21.6kΩS6S7S4S3S5S2S1.1S1.2100kΩ9．9MΩ

5、100kΩHILO圖9.6DVM的量程標定電路Uo100:1衰減器①0.1V量程當S3、S5閉合時，其放大倍數(shù)Af及最大輸出電壓Uomax分別為：Af=（21.6+9+1）/1=31.6Uomax=0.1V×31.6=3.16V②1V量程當S5、S7閉合時，其放大倍數(shù)Af及最大輸出電壓Uomax分別為：Af=（21.6+9+1）/（9+1）=3.16Uomax=1V×3.16=3.16V③10V量程當S4、S6閉合時，放大電路被接成跟隨器，放大倍數(shù)為1，然后輸出又經(jīng)分壓，此時Uomax=10V×（9+1）/（21.6+9+1）=3.16V④100V量程當S5、S7閉合時，同時繼電器開

6、關(guān)S1也閉合，使100:1衰減器接入，此時Uomax=100V×1/100×（21.6+9+1）/（9+1）=3.16V⑤1000V量程此時S1吸合，使100:1衰減器接入，同時S4、S6閉合，放大電路被接成跟隨器，并使輸出再經(jīng)分壓后輸出，此時Uomax=1000V×1/100×（21.6+9+1）/（9+1）=3.16V⑥當S2、S3、S5閉合，S1吸合時，電路處于自測試狀態(tài)，電路輸出電壓為－3.12V。儀器在自診斷時測量該電壓，并與存儲的數(shù)值相比較；若兩者之差在6%內(nèi)，即認為放大器工作正常。（2）A/D變換器（3）鍵盤、顯示器、打印機2.智能化數(shù)字電壓表的特殊性能（1）標定性能（

7、2）指示相對誤差（△%）性能（3）極限報警性能（LMT）（4）最大∕最小性能（5）比例性能（6）統(tǒng)計性能R=Ax+BR=x/rr=20lg(x/r)R=x/rr=20lg(x/r)9.3.2典型智能化數(shù)字電壓表的主要性能指標與操作智能化數(shù)字電壓表的主要性能指標（1）測量范圍（2）分辨率與準確度（3）輸入阻抗（4）抗干擾能力（5）顯示位數(shù)（6）測量速率（7）控制方式（8）輸出方式（9）數(shù)據(jù)處理能力輸入放大電路積分器比較器基準電壓UR浮置控制邏輯量程控制光電耦