计算机辅助测试技术研讨.ppt

第8章 计算机辅助测试技术 3. 数字信号分析方法 ■ 谱分析 谱分析指的是把时域动态信号通过傅里叶变换变换到频域进行分析，其数学基础是傅里叶变换。具体分析方法有： ● 频谱分析（谐波分析） ● 功率谱分析 ● 频率响应函数分析 ● 相干函数分析 ● 倒频谱分析 ■ 相关分析 ● 直接法 直接利用相关函数的定义进行计算分析。 自相关函数 互相关函数 ● 间接法 自相关函数 互相关函数 ■ 小波分析 8.4 模拟信号输出 D/A（数-模）转换：将数字量转换成模拟信号。实现D/A转换的装置称为D/A转换器（DAC）。 通过计算机将数字信号转换成模拟信号输出，目的是实现对某些执行元件（如电液比例阀、电机等 ）的控制。 D/A转换器所输出的模拟量大多为电流输出形式，有些D/A转换器内部设有运算放大器用来实现电流-电压转换（I/V转换） ，因此可以直接输出电压（单极性输出、双极性输出）。 1. D/A转换器的工作原理 n位二进制数D可以表示成 输入数字量D与输出模拟量A之间的关系为 ——转换时的参考电平（为量化当量） 2. D/A转换器的种类 ■ 权电阻网络D/A转换器 ■ T型网络D/A转换器 3. D/A转换器的主要技术指标 输入数字量变化最小量（一个字）时所对应的输出模拟量变化与满量程输出之比（常用DAC的位数表示）。 实际输入输出特性曲线偏离理想特性直线的程度。 ● 分辨率 ● 转换时间（建立时间） ● 转换精度 ● 线性误差 输入数字量从最小值跳变至最大值（满量程变化）时其输出模拟量从初始值达到稳态值所需要的时间。 实际模拟量输出与理论模拟量输出之间的差异。 8.5 计算机辅助测试系统的设计 计算机辅助测试系统的设计通常分为设计准备、硬件设计和软件设计三个阶段。 8.5.1 设计准备 1. 调研与设计资料准备 2. 可行性论证 3. 系统设计的总体规划 8.5.2 硬件设计 1. 计算机的选用 2. A/D、D/A转换器的选择 3. 基本测量电路的设计 4. 执行元件的驱动电路设计 8.5.3 软件设计 1. 软件和软件生命期 2. 结构化与模块化程序设计 8.6 虚拟仪器 8.6.1 虚拟仪器的概念 在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。 虚拟仪器是一个开放式的结构，它以通用计算机为核心，由数据采集卡、GPIB或VXI总线接口板实现信号的采集与控制，还可以用数字信号处理器DSP实现信号的处理，加上必要的软件，从而实现仪器的功能。 “软件就是仪器——The Software is the Instruments” ■ 虚拟仪器（VI） ■ 虚拟仪器的特点 ● 可由用户定义虚拟仪器的功能、性能、指标。 ● 可以将多种仪器的功能、性能、指标等以软件的形式集成在虚拟仪器库内。 ● 操作简单直观，数据分析及数据处理、结果与图形曲线显示的功能强大。 ● 可以在同一总线系统的仪器之间或通过网络进行数据交换，实现资源共享。 ● 测量精度高、测量范围宽且性能稳定、可靠性高。 ● 智能程度高，具有自学习和决策能力。 ● 开发周期短、成本低、维护方便。 功能单一、操作不便 自动化、智能化、多功能、远距离 只可连有限的设备 可用网络联络周边各种仪器 固定 开放、灵活与计算机同步,可重复使用和重新配置 价格昂贵 价格低 硬件是关键 软件是关键 技术更新周期长（5～10年） 技术更新周期短（0 5～1年） 开发和维护费用高 开发和维护费用低 传统仪器 虚拟仪器 ■ 虚拟仪器与传统仪器的比较 8.6.2 虚拟仪器的组成 虚拟仪器主要由计算机、测量硬件接口模块和虚拟仪器软件三部分组成 。 1. 硬件系统 ■ 基于PXI总线的虚拟仪器系统 ■ 基于串口仪器的虚拟仪器系统 ■ 基于VXI总线的虚拟仪器系统 ■ 基于通用接口总线GPIB的虚拟 仪器系统 ■ 基于DAQ设备——数据采集卡 的虚拟仪器系统 数据采集卡 2. 软件系统 ■ VISA库 ■ 仪器驱动程序 ■ 虚拟仪器开发平台软件 虚拟仪器软件的三个层次： ● 文本编程语言: LabWindows/CVI、VC、VB等。 ● 图形化编程语言： LabVIEW、HP-VEE、Ez-Text、TEK-TNS等。 8.6.3 虚拟仪器开发平台LabVIEW简介 1