自动测试系统设计

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1、自动测试系统自动测试系统教材与参考书教材： 计算机自动测试， 张毅刚， 哈尔滨工业大学出版社， 2005 Date教材与参考书参考书： 1)自动测试系统， 张毅刚，哈尔滨工业大学出版社 2)自动测试及接口技术,陈长龄,机械工业出版社 3)虚拟仪器技术规范与系统集成，赵会兵，清华大学出版社 4)自动测试系统， 张世箕，电子科技大学出版社 5)电子仪器接口技术， 杨安禄，电子科技大学出版社 6)VXI总线测试平台技术， 陈光禹，电子科技大学出版社 7)自动测试接口技术，张忠亭，哈尔滨工业大学校内教材Date1、课程意义课程：自动测试系统 自动化测试与控制系1)测控技术与仪器专业的专业技术课 2)适

2、应目前培养宽口径人才的需要 3)自动测试系统在实际中的应用被测对象复杂、参数多、测试速度和精度要求高教学内容反映学科的发展方向和最新的科研成果Date测量参数序号所测参数测量部位和测点数 1温度 12排气管道 2; 机油和冷却液 4; 空气滤进 、出口 2; 散热器进、出口 4 2压力 6机油和冷却液 2; 车内气压 1; 进排气压 2; 燃油压力 1 3转速和扭矩 8发动 机输出轴 1; 变速箱输入输出轴 3; 传动 箱输入输出轴 1; 主动轮轴 2; 风扇轴 1 4应力 应变 17扭力轴 6; 平衡肘 6; 传动 箱体 1; 车体受力部件 4 5流量 7燃油和冷却液 2; 润滑系 2; 散

3、热器进出口 3表 1 某坦克装甲车辆工况参数表Date测量参数2续表 1 某坦克装甲车辆工况参数表序号所测参数测量部位和测点数 5流量7燃油和冷却液 2; 润滑系 2; 散热器进出口 3 6振动加速度 26负重轮轴 6; 发动 机体 1; 发动 机座 2; 传动 部件 2; 排气管 1; 车内底甲板 6; 车体顶部 6; 仪器支架 2 7车体姿态2 2 8角位移6扭力轴 6 9力4操纵杆力 2; 制动踏板 1; 牵引钩 1 10噪声 2车内声级 2; 车内声谱 1 11车速1水上航速 1Date自动测试过程中使用的课程知识被测被测 对象对象传感传感 器器信号信号 调理调理信号信号 采集采集数据

4、数据 处理处理反馈反馈 控制控制 传感技术 非电量测量 电路 基础电子技术 高频电子线路 自动控制 电子测量原理 单片机 微机原理 智能仪器设计 信号与系统 数字信号处理 误差理论与数据处理 计算机基础 工程软件 程序设计 自动测试系统发动机 导弹 雷达 汽车 Date自动测试系统的应用国防： 1)导弹全弹和单元测试； 2)坦克、装甲车辆工况测试； 3)机载雷达VXI总线自动测试系统； 4)卫星自动测试系统Date自动测试系统的应用工业： 1)数据采集与监控 2)机械状况监视 3)过程监控 4)产品测试Date工业应用机械控制机械检测数据采集 与控制振动监控机械状况 检测数据记录 与分析人与机

5、械 接口(HMI) Human-Machine Interface 维修过程监视 与控制电力监控DatePXI机箱DatePXI模块仪器PXI/CompactPCI 模块仪器DatePXI/CompactPCI 演示系统PXI/ 演示系统DateVXI演示系统PXI/CompactPCI 模块仪器DateLXI仪器PXI/CompactPCI 模块仪器Date2、主要内容自动测试系统的关键技术是总线接口技术和软件。自动测试系统概论 自动测试系统总线 VXI、PXI、IEEE488 LXIPC-DAQ仪器: PCI、ISA、RS232、USB、1394 自动测试系统的软件 VPP规范，仪器驱动程

6、序、软面板、系统软件的设计。 自动测试系统的集成Date目标:1)掌握自动测试系统的工作原理及特点 2)了解自动测试系统核心技术（接口和总线、软件） 3)掌握测试软件的编写 4)重点掌握GPIB、VXI、 PXI、 LXI总线仪器的程控 方法 5)能正确选择仪器和测量控制器，并具有组建自动测试 系统的能力Date3、要求与考核 平时要求： 按时上下课 按时完成作业与实验 旷课三分之一取消成绩 成绩记载： 包括课堂出勤、随堂测试、作业、课堂实验和最后 设计实验、实验报告如何学好这门课处理好考研与学习专业课的关系就业的需要Date第1章 自动测试系统概论 第1章 自动测试系统概论1.1 1.1 自

7、动测试系统的概念自动测试系统的概念1.2 1.2 虚拟仪器概念、组成及分类虚拟仪器概念、组成及分类 1.3 1.3 自动测试系统的组成自动测试系统的组成1.4 1.4 自动测试系统的发展自动测试系统的发展测量、测试与仪器：测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。在所 有的自然科学和工程技术领域的一切研究活动，都离 不开测量。测试一般是指在生产和科学实验中的满足一定准确度要求 的实验性测量过程。测试也可是指试验和测量的全过 程。 仪器是实现测量与测试的工具，是人们获取信息的重要手 段。电子测量仪器：基于某种测量技术，利用电子器件和线路 技术组成的装置，用以测量各种电磁参量或产生供测 量用的

8、电信号。1.1 自动测试系统的概念Date自动测试系统:涉及的技术： 传感器技术、现代检测技术、显示技术、控制技术 、数字信号处理技术、计算机技术、超大规模集成 电路技术(LSI)以计算机为核心，在程控指令下，能完成某 种测试任务而组合起来的测量仪器和其它设 备的有机整体。简称ATS(Automatic Test System)测试项目多、测试范围广、测试对象复杂、参 数种类繁多手动测试？Date1.2.1 虚拟仪器（Virtual Instrument，简 写为VI）：在以计算机为核心的硬件平台上，由用 户设计定义的具有虚拟面板、测试功能由测试软件实 现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是

9、利用计算机显示器模拟传统仪器的控制 面板，以多种形式输出检测结果；利用计算机软件实 现信号数据的运算、分析和处理；利用I/O接口设备完 成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能 的一种计算机自动测试系统。 是计算机硬件资源、仪器与测试系统硬件资源和软件资源 三者的有效结合。 1.2 虚拟仪器概念、组成和分类 Date 虚拟仪器的面板是虚拟的1.2.2 虚拟仪器的“虚拟” 体现：Date1.2.2 虚拟仪器的“虚拟” 体现2： 测试功能是由软件控制硬件来实现的 电压表SH ADCDSP示波器频谱仪 DACADSP脉冲发生 函数发生 任意波发生 虚拟仪器功能示意图15.60 ADate虚拟仪

10、器组成：通用仪器硬件平台和应用软件虚拟仪器组成 计算机系统输出信号信号输入仪器硬件平台D A CD S PA D CM E M虚拟仪器基本要素示意图总线操作软件平台VXIbus、GPIB接口驱动软件仪器驱动器应用软件开发环境 C、VB、LabView Labwindows/CVI应用软件包Date虚拟仪器组成：通用仪器硬件平台和应用软件硬件平台：计算机、总线与I/O接口设备总线：连接计算机与各种程控仪器与设备的通路，完成消 息、命令、数据的传输与交换。I/O接口设备：完成被测信号的采集、放大、A/D转换。当 然也包括机械接插件、插槽、电缆等。 虚拟仪器组成 Date根据总线的类型不同，虚拟仪器

11、的构成方式主要有以下几 种类型 虚拟仪器分类 计算机接 口 电 路GPIB仪器PXI模块VXI模块串行口仪器数据采集卡被测信号PC总线 GPIB总线 VXI总线 PXI总线 串行总线 RS232、USB、 1394、LXIPCI、ISA侧重于并行总线PCI ExpressDate1.3 自动测试系统的组成自动测试系统包括五大部分：自动测试系统包括五大部分： 1.控制器：系统的指挥、控制中心。包括小型计算机、个 人计算机、单片机、DSP。 2.程控仪器、设备：能完成一定测试或控制任务的硬件。 程控多用表、信号源、控制开关、伺服系统Date1.3 自动测试系统的组成3.总线与接口：连接控制器与各种

12、程控仪器、设备的通路 ，完成命令、数据的传输与交换。包括机械接插件、插槽 、电缆等。Date1.3 自动测试系统的组成4.测试软件：为完成测试任务而编写的各种应用软件。如 测试主程序、驱动程序、测试结果打印程序、I/O程序。Date1.3 自动测试系统的组成5.被测对象：如坦克、飞机、导弹、卫星、雷达、大型通 讯交换机、手机等，需要通过电缆、接插件等与程控仪器 、设备相连。自动测试系统的概念：自动测试系统的概念：以计算机为核心，在程 控指令下，能完成某种测试任务而组合起来的测 量仪器和其它设备的有机整体。自动测试系统的组成：自动测试系统的组成：控制器、程控仪器及设备、总线与接 口、测试软件、被

13、测对象现代自动测试系统模型的构造要素:可程控测试仪器、 测试控制机、互联标准数字接口和软件系统Date1.4 自动测试系统的发展开始于开始于19561956年美国解决军方设备电子维护问题年美国解决军方设备电子维护问题1.4.1 1.4.1 第一代自动测试系统第一代自动测试系统常见的是：数据采集系统和自动分析系统常见的是：数据采集系统和自动分析系统扫描器AD打印机定时控制器：模拟 信号采用了逻辑定时设计，采用了逻辑定时设计，没有解决系统中各设备间连没有解决系统中各设备间连 接的接口标准问题接的接口标准问题。数据采集系统框图数据采集系统框图Date第一代自动测试框图计 算 机接 口 处 理 器外

14、设外 设器 件 1器 件 n器 件 接 口 1器 件 接 口 n计 算 机 接 口接口安装在一块印刷电路板上，但系统的组建者接口安装在一块印刷电路板上，但系统的组建者 必须必须自行解决自行解决各个器件之间的接口和相关问题。各个器件之间的接口和相关问题。Date1.4.2 第二代自动测试系统特点：采用了标准的硬件接口。特点：采用了标准的硬件接口。具有代表性的是：具有代表性的是：IEEE488(GPIB)IEEE488(GPIB)标准接口标准接口CAMACCAMAC标准接口标准接口CAMAC(Computer Automated Measurement And CAMAC(Computer Aut

15、omated Measurement And Control Control 计算机自动测量与控制计算机自动测量与控制) )CAMACCAMAC标准接口：标准接口：19691969年欧洲电子学标准化委员会正式公布，年欧洲电子学标准化委员会正式公布， 19751975年年IEEEIEEE、IECIEC接受为接受为IEEE583IEEE583、IEC516IEC516标准。标准。特点特点：标准化程度高、规模大、数据传输速率较高，用于宇：标准化程度高、规模大、数据传输速率较高，用于宇 航、核工业、国防、工业自动化领域。航、核工业、国防、工业自动化领域。缺点缺点：造价昂贵、总线没有专门用于仪器的触发线、屏蔽线：造价昂贵、总线没有专门用于仪器的触发线、屏蔽线 等，受当时计算机水平的限制。等，受当时计算机水平的限制。Date1.4.2 第二代自动测试系统IEEE488(GPIB)IEEE488(GPIB)标准接口：标准接口：HPHP公司公司19721972年提出，年提出， 19751975、19771977年分别被年分别被IEEEIEEE、IECIEC接受为接受为IEEE488IEEE488、 IEC625IEC625标准。凡按标准。凡按IEEE488IEEE488标准接口设计的可程控标准接口设计的可程控 电子测量设备，不论出自何