《传感与测试技术 教学课件 ppt 作者 978-7-302-28748-3 第6章计算机测试技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感与测试技术 教学课件 ppt 作者 978-7-302-28748-3 第6章计算机测试技术（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/23,1,计算机测试技术 Compuer Measurement and Test Technique,2019/5/23,2,计算机测试技术,计算机测试技术概述 现场总线和智能传感器 自动测试系统 虚拟仪器系统,6.1 概述,计算机在测试中的应用可追溯至20世纪50年代，到80年代，其已经开始应用到各种测试仪器中。,2019/5/23,3,与传统的模拟或数字仪器相比，计算机化测试仪器最主要的优点有：,(1)能够对信号进行复杂的分析处理,(2)能进行高精度、高分辨率和高速实时分析处理。,(3)性能可靠、稳定，维修方便。,(4)能够以多种形式输出信息。,(5)具有多功能特性。可扩充
2、处理功能，以满足各种要求。,(6)能自动进行测试和故障监控。,计算机测试系统从结构上划分:,2019/5/23,4,6.1 概述,一般由微处理器(或微机)、被控制的测量仪器或设备、接口和软件四部分。,计算机化测试仪器由微机加插卡式硬件和采集分析软件组成。,个人计算机为核心的仪器为个人仪器。,现场总线控制系统,6.2 现场总线和智能传感器,现场总线是应用在生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。,2019/5/23,5,6.2.1 现场总线,现场总线可以完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间及生产现场与外界
3、的信息交换。,现场总线将自动控制系统中单个分散的测量控制设备变成网络节点，将它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自动任务的网络系统与控制系统。,2019/5/23,6,现场总线测控系统既是一个开放的网络，又是一种全分布控制系统。,6.2 现场总线和智能传感器,6.2.1 现场总线,2019/5/23,7,6.2 现场总线和智能传感器,6.2.1 现场总线,现场总线的发展,1984年，美国仪表协会(ISA) 开始制定现场总线标准； 1985年，国际电工委员会开始现场总线体系结构与标准的研究制定工作； 1986年，德国开始制定过程现场总线(Process Fieldbus)标准，简称PROFIBU
4、S，拉开了现场总线制定及其产品开发的序幕。 1992年，由80家公司联合成立了ISP组织，着手在PROFIBUS的基础上制定现场总线标准。 1993年，成立了World FIP组织，由120多个公司加盟该组织，并以法国标准FIP为基础制定现场总线标准。 1994年，ISP和World FIP北美部分合并，成立了现场总线基金会FF(Field-bus Foundation)。,2019/5/23,8,6.2 现场总线和智能传感器,6.2.1 现场总线,现场总线协议参考模型,2019/5/23,9,6.2 现场总线和智能传感器,6.2.1 现场总线,现场总线协议参考模型,(1) 物理层(第1层),
5、(2) 数据链路层(第2层),(3) 网络层(第3层),(4) 传输层(第4层),(5) 会话层(第5层),(6) 表示层(第6层),(7) 应用层(第7层),2019/5/23,10,PROFIBUS总线,6.2 现场总线和智能传感器,6.2.1 现场总线,PROFIBUS是Process Fieldbus的简称。它是一种国际化的、开放的、不依赖于设备生产厂商的现场总线标准,PROFIBUS协议将网络站点分为主站和从站。主站间以传递令牌的方式轮流掌握总线控制权，主站与从站间的数据通信由主站决定,PROFIBUS有三种形式，即PROFIBUS-DP (Decentralized Periphe
6、ry，分散型外围设备)、PROFIBUS-PA(Process Automation，过程自动化)、PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification，现场总线报文规范)，,2019/5/23,11,PROFIBUS总线,6.2 现场总线和智能传感器,6.2.1 现场总线,(1) PROFIBUS-DP是一种适用于进行高速数据传输的通信连接，它是专门为自动化系统与在设备级分散的I/O之间进行通信而设计的。,(2) PROFIBUS-PA是一种适用于过程自动化的形式，它可使传感器和执行器接在一根公用的总线上，根据IEC1158-2国际标准，PROFIBUS-
7、PA采用双线进行总线供电和数据通信。,(3) PROFIBUS-FMS。这是一种工业通信层次结构，用来解决车间级的通信任务。,2019/5/23,12,PROFIBUS总线,6.2.1 现场总线,6.2 现场总线和智能传感器,PROFIBUS协议结构图,2019/5/23,13,PROFIBUS总线,6.2.1 现场总线,6.2 现场总线和智能传感器,PROFIBUS 现场总线的典型结构图,2019/5/23,14,基金会现场总线（FF）,6.2.1 现场总线,6.2 现场总线和智能传感器,基金会现场总线是由现场总线基金会组织开发的，是为适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上
8、的需要而设计的。,其通信模型由四层构成，采用了ISO/OSI参考模型的物理层、数据链路层和应用层，并增加了一层用户层。,FF现场总线的物理层遵循IEC1158-2和ISA-S50.02中有关物理层的标准， 定义了两种速率的总线，波特率为31.25kbit/s的称为H1(低速)标准，波特率为1Mbit/s的称为H2标准。,2019/5/23,15,基金会现场总线（FF）,6.2.1 现场总线,6.2 现场总线和智能传感器,2019/5/23,16,基金会现场总线（FF）,6.2.1 现场总线,6.2 现场总线和智能传感器,FF现场总线的拓扑结构图,2019/5/23,17,LONWORKS总线,
9、6.2.1 现场总线,6.2 现场总线和智能传感器,LONWORKS采用LONTALK通信协议，该协议遵循ISO/OSI参考模型，提供了OSI所定义的全部7层服务。,2019/5/23,18,LONWORKS总线,6.2.1 现场总线,6.2 现场总线和智能传感器,LONWORKS现场总线网络,2019/5/23,19,6.2.2 智能传感器,6.2 现场总线和智能传感器,所谓智能传感器，就是一种带有微处理器并兼有检测信息和信息处理功能的传感器,一个真正意义上的智能传感器，必须具备学习、推理、感知、通信以及管理功能,智能传感器基于现场总线数字化、标准化、智能化的要求，带有总线接口，能自行管理自
10、己，在将检测到的现场信号进行处理变换后，能以数字量形式通过现场总线与上位机进行信息传递。,概念,2019/5/23,20,6.2.2 智能传感器,6.2 现场总线和智能传感器,实现途径,(1) 非集成化实现,将传统的经典传感器(采用非集成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号的功能)、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。,2019/5/23,21,6.2.2 智能传感器,6.2 现场总线和智能传感器,实现途径,(2) 集成化实现,智能传感器系统是采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，以硅为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集
11、成在一块芯片上,2019/5/23,22,6.2.2 智能传感器,6.2 现场总线和智能传感器,实现途径,(3) 混合实现,根据需要与可能，将系统各个集成化环节，如敏感元件、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口，以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上，并装在一个外壳里。,2019/5/23,23,2019/5/23,24,6.2.2 智能传感器,6.2 现场总线和智能传感器,集成化智能传感器的形式,(1)初级形式。指组成环节中无微处理器单元，只有敏感单元与(智能)信号调理电路，二者被封装在一个外壳里。,(2)中级形式/自立形式。指在组成环节中包括敏感单元、信号调理电路和微处理器单元，即一个
12、完整的传感器系统全部封装在一个外壳里的形式。,(3)高级形式。指集成度进一步提高，敏感单元实现多维阵列化时，同时配备了更强大的信息处理软件，具有更高级的智能化功能的形式。,2019/5/23,25,6.2.3智能传感器的集成技术,6.2 现场总线和智能传感器,智能传感器的集成技术可分为集成电路工艺和微机械加工工艺两部分。,2019/5/23,26,6.2.4智能传感器系统智能化功能的实现方法,6.2 现场总线和智能传感器,智能传感器系统具有非线性自动校正功能，可消除整个传感器系统的非线性系统误差，提高了精度。,智能传感器系统具有自校零与自校准功能。,智能传感器系统所具有的抑制噪声的智能化功能,
13、智能传感器系统是在最少硬件条件基础上，采用强大的软件优势来“赋予”智能化功能的。如：,智能传感器系统能够根据工作条件的变化，自动选择改换量程，定期进行自校验、自寻故障、自行诊断等多项措施保证系统可靠地工作。,2019/5/23,27,6.3 自动测试系统,6.3.1自动测试系统的概念,(AutomaticTest System，ATS),自动测试系统一般由自动测试设备、测试总线和测试软件三大部分组成。 自动测试设备是指用来完成测试任务的全部硬件和相应的操作系统软件； 测试总线是用于连接各类测试设备的总线； 测试软件则是在某一个开发平台上开发的用于完成整个测试的软件系统。,2019/5/23,2
14、8,6.3 自动测试系统,6.3.2 自动测试系统的发展与应用,发展大体经历了三个阶段：,第一代，总装阶段。将几种具有不同输入和输出电路的可程控仪器总装在一起形成一个组装系统。,第二代，接口标准化阶段。研制和发展了具有标准接口总线(Interface Bus，IB)系统的第二代产品。,第三代，基于PC仪器(Personal Computer-Based Instrument)阶段。被称为个人仪器(Personal Instrument)。典型代表是“虚拟仪器”,2019/5/23,29,6.3 自动测试系统,6.3.2 自动测试系统的发展与应用,主要的应用场合有：,(1)高速、高效率的功能和性
15、能测试。,(2)快速检测、诊断和维护，提高装备的机动性。,(3)高档复杂设备的综合检测和过程监测。,6.3 自动测试系统,6.3.3 通用接口总线,IEEE-488接口总线称为通用接口总线(General Purpose Interface Bus，GPIB)。它的作用是实现仪器仪表、计算机、各种专用的仪器控制器和自动测控系统之间的快速双向通信。,1. IEEE-488. 1,IEEE-488.1是一种数字式8位并行通信接口，其数据传输速率可达1Mbit/s。,2019/5/23,31,6.3 自动测试系统,6.3.3 通用接口总线, IEEE-488. 1,2019/5/23,32,6.3
16、自动测试系统,6.3.3 通用接口总线, IEEE-488. 1,32,GPIB操作,GPIB器件和接口功能,信号及连线,总线命令,查询,物理和电气特性,2019/5/23,33,6.3 自动测试系统,6.3.3 通用接口总线, IEEE-488. 2,IEEE-488.1标准(ANSI/IEEE标准488/1975)，没有定义信息的数据形式、状态报告、信息改变协议、通用设置命令或器件特定命令。,2019/5/23,34,6.3 自动测试系统,6.3.4 VXI 总线,VXI总线来源于VME总线结构。VME总线是一种非常好的计算机总线结构和必要的通信协议相配合，数据传输速率可达40Mbit/s。,在每个VXI总线系统中，必须有两个专门的功能。第一个是0号槽功能，它负责管理底板结构；第二个是资源管理程序。每当系统加电或复位时，这个程序在对各个模块进行配置，以保证能正常工作。,2019/5/23,35,6.3 自动测试系统,6.3.4 VXI 总线,2019/5/23,36,6.3 自动测试系统,6.3.4
