现代检测系统(第十三).ppt

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1、第十三章第十三章 现代检测系统现代检测系统设计一个检测系统首先要考虑信号特征、传感器的设计一个检测系统首先要考虑信号特征、传感器的选择、信号的调理、数据的分析与处理及检测系统的性选择、信号的调理、数据的分析与处理及检测系统的性能要求，其次要考虑研制周期、成本及安装条件、应用能要求，其次要考虑研制周期、成本及安装条件、应用环境，然后根据被测信号确定硬件结构、采样速率等技环境，然后根据被测信号确定硬件结构、采样速率等技术方案。设计检测系统必须考虑软件和硬件的相互配合术方案。设计检测系统必须考虑软件和硬件的相互配合，在优化硬件的同时最大限度地发挥软件的潜能与优势，在优化硬件的同时最大限度地发挥软件的

2、潜能与优势，这样可增加系统的灵活性和可靠性。，这样可增加系统的灵活性和可靠性。第一节第一节检测系统设计基础检测系统设计基础1被测对象 传感器信号调理多路模拟开关取样保持检测系统功率放大激励装置低通滤波A/D显示RAMCPUROM键盘计算机总线D/A一、计算机检测系统基本组成框图一、计算机检测系统基本组成框图2带计算机的检测系统的工作流程带计算机的检测系统的工作流程 巡回检测概念巡回检测概念: : 计算机首先向多路采样开关阵列的选通地址译计算机首先向多路采样开关阵列的选通地址译码器写入准备采样的传感器地址，由译码器接通该码器写入准备采样的传感器地址，由译码器接通该地址对应的采样开关，所要采样的信

3、号被连接到放地址对应的采样开关，所要采样的信号被连接到放大器，放大后的信号经大器，放大后的信号经A/D转换器转换成数字量，转换器转换成数字量，计算机通过数据总线接受该信号。计算机通过数据总线接受该信号。一个采样点采样结束后，计算机转而发送第二一个采样点采样结束后，计算机转而发送第二个采样地址，对第二个传感器采样，直至全部被测个采样地址，对第二个传感器采样，直至全部被测点均被采样完毕为止。计算机不可能在同一时刻读点均被采样完毕为止。计算机不可能在同一时刻读取所有传感器来的信号，而是分时但快速地轮流读取所有传感器来的信号，而是分时但快速地轮流读取所有的被测量，这种采样方式称为取所有的被测量，这种采

4、样方式称为“巡回检测巡回检测”。38通道巡回检测数据采集器通道巡回检测数据采集器8个个传感器信号传感器信号 输入端口输入端口41 1、传感器选择、传感器选择基本参数指标基本参数指标环境参数指标环境参数指标可靠性可靠性指标指标其他指标其他指标量程指标量程指标：量程范围、过载能力等灵敏度指标灵敏度指标：灵敏度、分辨力、满量程输出等精度有关指标：精度有关指标：精度、误差、线性、滞后、重复性、灵敏度误差、稳定性 动态性能指标动态性能指标：固定频率、阻尼比、时间常数、频率响应范围、频率特性、临界频率、临界速度、稳定时间等 温度指标温度指标： 工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系数、热滞后等 抗冲振指

5、标：抗冲振指标： 允许各向抗冲振的频率、振幅及加速度、冲振所引入的误差 其他环境参数其他环境参数： 抗潮湿、抗介质腐蚀等能力、抗电磁场干扰能力等工作寿命、平均无故障时间、保险期、疲劳性能、绝缘电阻、耐压及抗飞弧等使用有关指标：使用有关指标：供电方式（直流、交流、频率及波形等）、功率、各项分布参数值、电压范围与稳定度等外形尺寸、重量、壳体材质、结构特点等安装方式、馈线电缆等52 2、采样开关、采样开关 (1)(1)干簧继电器：干簧继电器：干簧继电器主要由驱动线干簧继电器主要由驱动线圈和干簧管组成，驱动线圈绕在干簧管外面。当圈和干簧管组成，驱动线圈绕在干簧管外面。当线圈通以额定电流后，干簧管中的两

6、根常开弹簧线圈通以额定电流后，干簧管中的两根常开弹簧片互相吸引而吸合。它的耐压较高，额定电流较片互相吸引而吸合。它的耐压较高，额定电流较大，导通电阻接近零，驱动功率约几十毫瓦。耗大，导通电阻接近零，驱动功率约几十毫瓦。耗电较大、速度较慢是干簧继电器的主要缺点。电较大、速度较慢是干簧继电器的主要缺点。干簧管干簧管6(2)CMOS模拟采样开关模拟采样开关 CMOS模拟采样开关是一种传输模拟信号的可控模拟采样开关是一种传输模拟信号的可控半导体开关。它的控制端处于半导体开关。它的控制端处于“有效有效”状态时，内部状态时，内部的的P沟道沟道MOS管或管或N沟道沟道MOS管导通，模拟开关处于管导通，模拟开

7、关处于导通状态，导通电阻约几欧至几百欧（视型号而定）。导通状态，导通电阻约几欧至几百欧（视型号而定）。当控制端处于当控制端处于“无效无效”状态时开关截止，截止电阻大状态时开关截止，截止电阻大于于108。CMOS模拟开关的优点是集成度高，动作快模拟开关的优点是集成度高，动作快（小于（小于1 s）、）、耗电省等。缺点是有一定的导通电阻、耗电省等。缺点是有一定的导通电阻、各通道间有一定的漏电、击穿电压低、易损坏等。各通道间有一定的漏电、击穿电压低、易损坏等。73 3、多路模拟开关、多路模拟开关主要技术指标主要技术指标导通电阻：导通电阻：200 关断漏电流：关断漏电流：nApA开关时间：数百开关时间：

8、数百ns 译 码 器A0S0A2OUTS2S1S3S5S4S7S684 4、放大器、放大器 从从传感器来的信号有许多是毫伏级的弱传感器来的信号有许多是毫伏级的弱信号，须经放大才能进行信号，须经放大才能进行A/D转换。系统对放转换。系统对放大器的主要要求是：精度高、温度漂移小、大器的主要要求是：精度高、温度漂移小、共模抑制比高、频带宽至直流。共模抑制比高、频带宽至直流。目前常用的放大器有以下几种型式：一目前常用的放大器有以下几种型式：一种是高精度、低漂移的双极型放大器；另一种是高精度、低漂移的双极型放大器；另一种为隔离放大器，它带有光电隔离或变压器种为隔离放大器，它带有光电隔离或变压器隔离的低漂

9、移信号放大器，以及一个高隔离隔离的低漂移信号放大器，以及一个高隔离的的DC/DC电源。电源。9精密隔离精密隔离放大器举例放大器举例 线性误差：小于线性误差：小于0.01%输入阻抗：输入阻抗：1M隔离度：隔离度：2500V/50Hz/1min工作温度：工作温度：-10+60105、A/D转换器转换器（ADC） 放大器放大后的模拟信号必须进行放大器放大后的模拟信号必须进行A/D转换才能由计算机进行运算处理。目前采用转换才能由计算机进行运算处理。目前采用较多的较多的A/D转换器有两大类：一类是并行转换器有两大类：一类是并行A/D转换器，另一类是串行转换器，另一类是串行A/D转换器。转换器。在并行在并

10、行A/D转换器中，又有逐位比较型转换器中，又有逐位比较型和双积分型之分。前者转换速度较快，有和双积分型之分。前者转换速度较快，有8位、位、12位、位、16位等规格。位数越高，精度也越高，位等规格。位数越高，精度也越高，但价格也相应提高；后者转换速度较慢（每但价格也相应提高；后者转换速度较慢（每秒秒10次左右），但价格便宜。常见的有次左右），但价格便宜。常见的有3位半、位半、4位半等规格。位半等规格。 11x(nt)x(t)tq000001010011x(n)nA/D转换过程转换过程0ts(t)取样量化编码取样信号s(t)模拟信号x(t)xs(t)x(nt)x(n)000t126 6、D/AD/

11、A转换器（转换器（DACDAC）与接口电路与接口电路 计算机运算处理后的数字信号有时必计算机运算处理后的数字信号有时必须转换为模拟信号，才能用于工业生产的过须转换为模拟信号，才能用于工业生产的过程控制。它的输入是计算机送出的数字量，程控制。它的输入是计算机送出的数字量，它的输出是与数字量相对应的电压或电流。它的输出是与数字量相对应的电压或电流。如果在计算机与如果在计算机与D/A之间插入多路光耦合器之间插入多路光耦合器就能较好地防止工业控制设备干扰计算机的就能较好地防止工业控制设备干扰计算机的工作。如果使用多路采样保持器，只要使用工作。如果使用多路采样保持器，只要使用一只一只D/A即可进行多路即

12、可进行多路D/A转换。转换。 13D/A转换器转换器的的光耦接口电路光耦接口电路 420mA147 7、取样保持电路、取样保持电路在对模拟信号进行在对模拟信号进行A/D变换时，从启动变换到变换变换时，从启动变换到变换结束，需要一定的时间，即结束，需要一定的时间，即A/D转换器的孔径时间。当转换器的孔径时间。当输入信号频率较高时，由于孔径时间的存在，会造成较输入信号频率较高时，由于孔径时间的存在，会造成较大的孔径误差。要防止这种误差的产生，必须在大的孔径误差。要防止这种误差的产生，必须在A/D转转换开始时将信号电平保持不变，而在换开始时将信号电平保持不变，而在A/D转换结束后又转换结束后又能跟踪

13、输入信号的变化，即输入信号处于取样状态。能能跟踪输入信号的变化，即输入信号处于取样状态。能完成上述功能的器件称为取样保持器，取样保持器在保完成上述功能的器件称为取样保持器，取样保持器在保持阶段相当于一个持阶段相当于一个“模拟信号存储器模拟信号存储器”。在。在A/D转换过转换过程中，取样保持对保证程中，取样保持对保证A/D转换的精确度具有重要作用。转换的精确度具有重要作用。15简易数字滤波技术概念简易数字滤波技术概念 在工业中经常采用如下软件抗干扰技术：在工业中经常采用如下软件抗干扰技术： 对存在干扰和随机误差的信号进行等精度对存在干扰和随机误差的信号进行等精度快速多次采样，然后先舍去第一个采样

14、值，再快速多次采样，然后先舍去第一个采样值，再舍去若干个最大值和最小值，将余下的几个中舍去若干个最大值和最小值，将余下的几个中间值求算术平均值，该算术平均值可以认为是间值求算术平均值，该算术平均值可以认为是排除了干扰后的较正确的结果，这种方法有时排除了干扰后的较正确的结果，这种方法有时也被称为简易数字滤波。也被称为简易数字滤波。 16 在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采用噪声这一习惯用语。用噪声这一习惯用语。噪噪声声对对检检测测装装置置的

15、的影影响响必必须须与与有有用用信信号号共共同同分分析析才才有有意意义义。衡衡量量噪噪声声对对有有用用信信号号的的影影响响常常用用信信噪噪比比（S/N）来来表表示示，它它是是指指在在信信号号通通道道中中，有有用用信信号号功功率率PS与与噪噪声声功功率率PN之之比比，或或有有用用信信号号电电压压US与与噪噪声声电电压压UN之之比比。信信噪噪比比常常用用对数形式来表示，单位为对数形式来表示，单位为dB，即即S/N=10lg（PS/PN）=20lg（US/UN）（）（dB）在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。结果的影响。干扰与噪声干扰

16、与噪声二、二、 检测系统的抗干扰技术检测系统的抗干扰技术 17信噪比信噪比（S/N）的的计算举例计算举例在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声音在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声音的平均电压为的平均电压为50mV，50Hz干扰干扰“嗡嗡嗡嗡”声的电压声的电压为为0.5mV，求信噪比。求信噪比。解解S/N=20lg（50/0.5）dB=40dB又问：当又问：当S/N分别为分别为20dB、0dB、-20dB时，时，说明做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系？说明做报告者声音与干扰声音之间各为什么关系？18噪声源及干扰源噪声源及干扰源 1 1、机械干扰、机械干扰 机械干扰是指机械振机械干扰是

17、指机械振动或冲击使电子检测装置动或冲击使电子检测装置中的元件发生振动，改变中的元件发生振动，改变了系统的电气参数，造成了系统的电气参数，造成可逆或不可逆的影响。对可逆或不可逆的影响。对机械干扰，可选用专用减机械干扰，可选用专用减振弹簧振弹簧- -橡胶垫脚或吸振橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫来降低系统的橡胶海绵垫来降低系统的谐振频率，吸收振动的能谐振频率，吸收振动的能量，量， 从而减小系统的振从而减小系统的振幅。幅。 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧橡胶垫脚及弹簧19振动试验台振动试验台频率、振幅均可调节频率、振幅均可调节将被测仪器（如图中的电子天平）固定在将被测仪器（如图中的电子天平）固定在

18、振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的规定振幅下，产品指标是否变化。规定振幅下，产品指标是否变化。固定固定20跌落试验跌落试验产品在运产品在运输过程中常因输过程中常因为遭受剧烈震为遭受剧烈震动或跌落而损动或跌落而损坏或性能变差，坏或性能变差，因此需要做抗因此需要做抗跌落试验和测跌落试验和测试。试。跌落试验机跌落试验机212、湿度及化学干扰、湿度及化学干扰 当当环环境境相相对对湿湿度度增增加加时时，物物体体表表面面就就会会附附着着一一层层水水膜膜，并并渗渗入入材材料料内内部部，降降低低了了绝绝缘缘强强度度，造造成成了了漏漏电电、击击穿穿和和短短路路现现象

19、象；潮潮湿湿还还会会加加速速金金属属材材料料的的腐腐蚀蚀，并并产产生生原原电电池池电电化化学学干干扰扰电电压压；在在较较高高的的温温度度下下，潮潮湿湿还还会会促促使使霉霉菌菌的的生生长长，并并引起有机材料的霉烂。引起有机材料的霉烂。 某些化学物品如酸、碱、盐、某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区由海各种腐蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象，必须采取以类似的漏电腐蚀现象，必须采取以下措施来加以保护：下措施来加以保护：浸漆、密封、浸漆、密封、定期通电加热驱潮等。定期通电加热驱潮等。用绝缘漆浸用绝缘漆浸渍过的控制渍过

20、的控制变压器变压器浸漆可防止水分浸漆可防止水分进入线圈内部进入线圈内部22仪器设备的防潮试验仪器设备的防潮试验喷淋试验喷淋试验23仪器设备的防潮试验（续）仪器设备的防潮试验（续）“步入式步入式”恒温恒湿房恒温恒湿房（参考（参考江江苏省省计量量测试技技术研究所研究所资资料）料） 体积：体积：25m3 3，温度调节范围：（温度调节范围：（-40+80），湿度调节范围：（湿度调节范围：（3090）%RH可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热试验。交变湿热试验。243、热干扰、热干扰 热量，特别是温度波动以及不均匀的温度场热量，特别是温度波动以及不

21、均匀的温度场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面：对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面： 元件参数的变化（温漂）、接触热电势干扰、元件参数的变化（温漂）、接触热电势干扰、元器件长期在高温下工作时，引起寿命和耐压等元器件长期在高温下工作时，引起寿命和耐压等级降低等。级降低等。 克服热干扰的防护措施有：克服热干扰的防护措施有： 选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿措选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿措施，选用低功耗、低发热元件，提高元器件规格施，选用低功耗、低发热元件，提高元器件规格余量，仪器的前置输入级远离发热元件，加强散余量，仪器的前置输入级远离发热元件，加强散热、采用热屏蔽等。热、采用

22、热屏蔽等。 25散热实例散热实例 散热风扇散热风扇264、固有噪声干扰、固有噪声干扰 在电路中，电子元在电路中，电子元件本身产生的、具有随件本身产生的、具有随机性、宽频带的噪声称机性、宽频带的噪声称为固有噪声。最重要的为固有噪声。最重要的固有噪声源是电阻热噪固有噪声源是电阻热噪声、半导体散粒噪声和声、半导体散粒噪声和接触噪声等。固有噪声接触噪声等。固有噪声可以从喇叭或耳机中反可以从喇叭或耳机中反映出来，但更多的时候映出来，但更多的时候是反映在输出电压的无是反映在输出电压的无规律跳变上。规律跳变上。275、电、磁噪声干扰、电、磁噪声干扰 电磁波可以通过电网以及直接辐射电磁波可以通过电网以及直接辐

23、射的形式传播到离这些噪声源很远的检测装的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中。在工频输电线附近也存在强大的交置中。在工频输电线附近也存在强大的交变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁场，他们将对十分灵敏的检测装置造成干场，他们将对十分灵敏的检测装置造成干扰。由于这些干扰源功率强大，要消除他扰。由于这些干扰源功率强大，要消除他们的影响较为困难，必须采取多种措施来们的影响较为困难，必须采取多种措施来防护。防护。28电磁干扰的来源电磁干扰的来源 电电磁磁干干扰扰源源分分为为两两大大类类：自自然然界界干干扰扰源源和和人人为为干干扰扰源源，后后者者是是检检测测系系统统

24、的的主主要要干干扰源。扰源。 1.1.自自然然界界干干扰扰源源包包括括地地球球外外层层空空间间的的宇宇宙宙射射电电噪噪声声、太太阳阳耀耀斑斑辐辐射射噪噪声声以以及及大大气气层层的的天天电电噪噪声声。后后者者的的能能量量频频谱谱主主要要集集中中在在30MHz30MHz以下，对检测系统的影响较大。以下，对检测系统的影响较大。 2.2.人人为为干干扰扰源源又又可可分分为为有有意意发发射射干干扰扰源源和无意发射干扰源。和无意发射干扰源。 三、检测技术中的电磁兼容原理三、检测技术中的电磁兼容原理29自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源X光机产生大功率光机产生大功率 高频干扰高频干扰闪电产生电

25、磁场干扰闪电产生电磁场干扰30自然界干扰源和人为干扰源（续）自然界干扰源和人为干扰源（续）雷达会产生大功率高频干扰雷达会产生大功率高频干扰变电站会产生变电站会产生50Hz的高次的高次谐波干扰以及谐波干扰以及电晕放电干扰电晕放电干扰31电吹风机干扰电视机的演示电吹风机干扰电视机的演示 电吹风机产电吹风机产生的电磁波干扰生的电磁波干扰以两种途径到达以两种途径到达电视机：一是通电视机：一是通过共用的电源插过共用的电源插座，二是以空间座，二是以空间电磁场传输的方电磁场传输的方式由电视机的天式由电视机的天线接收。应设法线接收。应设法切断这些干扰途切断这些干扰途径。径。 32路和场的干扰路和场的干扰 路的

26、干扰必须在干扰源和被干扰对象之路的干扰必须在干扰源和被干扰对象之间有完整的电路连接，干扰沿着这个通路到间有完整的电路连接，干扰沿着这个通路到达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引入的干扰入的干扰 ；场的干扰不需要沿着电路传输，；场的干扰不需要沿着电路传输，而是以电磁场辐射的方式进行。例如，电源而是以电磁场辐射的方式进行。例如，电源线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合干扰。干扰。 331 1）通过路的干扰）通过路的干扰 由泄漏电阻由泄漏电阻 引

27、起的干扰引起的干扰当仪器的信号输入端子与当仪器的信号输入端子与220V电源进线端子之电源进线端子之间产生漏电、印制电路板上前置级输入端与整流电间产生漏电、印制电路板上前置级输入端与整流电路存在漏电等情况下，噪声源可以通过这些漏电电路存在漏电等情况下，噪声源可以通过这些漏电电阻作用于有关电路而造成干扰。被干扰点的等效阻阻作用于有关电路而造成干扰。被干扰点的等效阻抗越高，抗越高，由泄漏电阻而产生的干扰影响越大。由泄漏电阻而产生的干扰影响越大。1-干扰源干扰源2-仪器输入端子仪器输入端子3-仪器的输入电阻仪器的输入电阻R -漏电阻漏电阻34负载（喇叭）的电流较大，负载（喇叭）的电流较大，它与放大器的

28、负电源线共用了它与放大器的负电源线共用了一段地线，在地线的微小电阻一段地线，在地线的微小电阻上产生了压降，造成了干扰。上产生了压降，造成了干扰。由共阻抗耦合引起的干扰由共阻抗耦合引起的干扰 当两个或两个以上的当两个或两个以上的电路共同享有或使用一段电路共同享有或使用一段公共的线路公共的线路, , 而这段线路而这段线路又具有一定的阻抗时又具有一定的阻抗时, , 这这个阻抗成为这两个电路的个阻抗成为这两个电路的共阻抗。第二个电路的电共阻抗。第二个电路的电流流过这个共阻抗所产生流流过这个共阻抗所产生的压降就成为第一个电路的压降就成为第一个电路的干扰电压。常见的例子的干扰电压。常见的例子是通过接地线阻

29、抗引入的是通过接地线阻抗引入的共阻抗耦合干扰。共阻抗耦合干扰。 负载负载电流电流干扰干扰压降压降正确接线正确接线352 2）通过场的干扰）通过场的干扰 由电场耦合引起的干扰：由电场耦合引起的干扰： 电场耦合实质上是电容性耦合。要减电场耦合实质上是电容性耦合。要减少电源线对信号线的电场耦合干扰，就必少电源线对信号线的电场耦合干扰，就必须减小两者间的分布电容，必须尽量保持须减小两者间的分布电容，必须尽量保持电路和信号线的对地平衡，布线时，多采电路和信号线的对地平衡，布线时，多采用双绞扭屏蔽线。用双绞扭屏蔽线。 带电物体产生的电场带电物体产生的电场36由磁场耦合引起的干扰由磁场耦合引起的干扰 磁场耦

30、合干扰的实质磁场耦合干扰的实质是互感性耦合干扰。防止磁是互感性耦合干扰。防止磁场耦合干扰途径的办法有：场耦合干扰途径的办法有：使信号线使信号线远离强电流干扰源，远离强电流干扰源，从而减小互感量从而减小互感量M ；采用采用低频磁屏蔽低频磁屏蔽，从而减小信号，从而减小信号线感受到的磁场；采用绞扭线感受到的磁场；采用绞扭导线使引入到信号处理电路导线使引入到信号处理电路两端的干扰电压大小相等、两端的干扰电压大小相等、相位相同，使差模干扰转变相位相同，使差模干扰转变成共模干扰成共模干扰 。 C型变压器的漏感比型变压器的漏感比E型的小型的小4对双绞扭线对双绞扭线37由电焊引起的干扰由电焊引起的干扰 电焊机

31、电缆产生强磁场干扰电焊机电缆产生强磁场干扰磁场交链磁场交链信号线信号线38共模干扰与串模干扰共模干扰与串模干扰 如果干扰源对两根信号传输线的干扰大小相等、如果干扰源对两根信号传输线的干扰大小相等、相位相同相位相同,就属于共模干扰。由于就属于共模干扰。由于“仪用放大器仪用放大器”的的共模抑制比共模抑制比KCMR较大较大,所以共模干扰可以被抑制。所以共模干扰可以被抑制。但当系统两个输入端出现很难避免的不平衡时但当系统两个输入端出现很难避免的不平衡时,共模共模电压的一部分将转换为串模干扰，就较难消除了。电压的一部分将转换为串模干扰，就较难消除了。共模干扰仪可依靠放大器的共模抑制比共模干扰仪可依靠放大

32、器的共模抑制比KCMR来克来克服。较好的放大器共模抑制比可达服。较好的放大器共模抑制比可达100dB以上以上, ,所以共所以共模干扰对检测装置的影响不大。但当系统的两个输入模干扰对检测装置的影响不大。但当系统的两个输入端出现很难避免的不平衡时端出现很难避免的不平衡时, , 共模电压的一部分将转共模电压的一部分将转换为串模干扰，就较难消除了。因此必须尽量保持电换为串模干扰，就较难消除了。因此必须尽量保持电路的对地平衡。路的对地平衡。 39共模干扰与串模干扰举例共模干扰与串模干扰举例 热电偶引线与热电偶引线与220V电源线靠得太近将引起电场偶电源线靠得太近将引起电场偶合干扰。合干扰。如果如果UNi

33、对两根信号两根信号传输线的干的干扰大小相等、大小相等、相位相同相位相同,就就属于共模干属于共模干扰。 40几种电磁兼容控制技术几种电磁兼容控制技术 抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控制技术。可采用破坏干扰途径和削弱容控制技术。可采用破坏干扰途径和削弱检测系统电路对干扰的敏感性等方法，常检测系统电路对干扰的敏感性等方法，常用的抗干扰措施有屏蔽、接地、浮置、滤用的抗干扰措施有屏蔽、接地、浮置、滤波、光电隔离等技术。波、光电隔离等技术。 41一、屏蔽技术一、屏蔽技术 利用金属材料制利用金属材料制成容器，将需要防护成容器，将需要防护的电路包围在其中，的电路包围在其中，可以

34、防止电场或磁场可以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为耦合干扰的方法称为屏蔽。屏蔽可分为静屏蔽。屏蔽可分为静电屏蔽、低频磁屏蔽电屏蔽、低频磁屏蔽和电磁屏蔽等几种。和电磁屏蔽等几种。根据不同的对象，使根据不同的对象，使用不同的屏蔽方式。用不同的屏蔽方式。未加屏蔽罩时，中频变未加屏蔽罩时，中频变压器线圈易受外界干扰。压器线圈易受外界干扰。加屏蔽罩后的中频变压器加屏蔽罩后的中频变压器421.静电屏蔽静电屏蔽 静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰接，把需要

35、屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路，反之，内电场的电力场不影响其内部的电路，反之，内部电路产生的电力线也无法影响外电路。静电部电路产生的电力线也无法影响外电路。静电屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔洞（作为引屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔洞（作为引线孔或调试孔）它对屏蔽的影响不大。线孔或调试孔）它对屏蔽的影响不大。 43各种静电屏蔽各种静电屏蔽 仪器设备的屏蔽仪器设备的屏蔽外壳必须接地外壳必须接地带孔带孔屏蔽板屏蔽板44各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续） 自制的自制的屏蔽屏蔽罩罩通风屏蔽窗通风屏蔽窗45各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续） 开关电源采用带孔的屏开关电源采

36、用带孔的屏蔽外壳，既可散热，又蔽外壳，既可散热，又可防止电磁干扰外泄可防止电磁干扰外泄46各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续） 带调试孔的屏蔽盒带调试孔的屏蔽盒47屏蔽线屏蔽线 三绞扭屏蔽线三绞扭屏蔽线铜芯铜芯4对双绞扭屏蔽线对双绞扭屏蔽线（屏蔽层接地）（屏蔽层接地）聚氟乙烯聚氟乙烯绝缘层绝缘层铜线铜线编织网编织网（接地）（接地）482.低频磁屏蔽低频磁屏蔽 低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指50Hz）磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场）耦合干扰的有效措施

37、。静电屏蔽线或磁场）耦合干扰的有效措施。静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须采用采用高导磁材料高导磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使磁力线只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。有时还将屏蔽线穿在接地的铁干扰的影响。有时还将屏蔽线穿在接地的铁质蛇皮管或普通铁管内，同时达到静电屏蔽质蛇皮管或普通铁管内，同时达到静电屏蔽和低频屏蔽的目的。和低频屏蔽的目的。 49低频磁屏蔽举例低频磁屏蔽举例 多数仪器的外壳采用导

38、磁多数仪器的外壳采用导磁材料（例如：铁质机壳）作屏材料（例如：铁质机壳）作屏蔽层，让低频干扰磁力线从磁蔽层，让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使阻很小的磁屏蔽层上通过，使受外壳保护的内部电路免受低受外壳保护的内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。如果频磁场耦合干扰的影响。如果将外壳接地，则同时达到静电将外壳接地，则同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽的目的。屏蔽和低频磁屏蔽的目的。 参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料参考中国（厦门）微波高频通信设备销售公司资料503.电磁屏蔽电磁屏蔽 电磁屏蔽是采用导电良好的电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等金属材料做成屏蔽罩、屏蔽

39、盒等不同的外形，将被保护的电路包不同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象是围在其中。它屏蔽的干扰对象是高频（高频（40kHz以上）磁场。以上）磁场。干扰干扰源产生的高频磁场遇到导电良好源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表面的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出同频率的电涡流，从而消感应出同频率的电涡流，从而消耗了高频干扰源磁场的能量。其耗了高频干扰源磁场的能量。其次，电涡流也将产生一个新的磁次，电涡流也将产生一个新的磁场，抵消了一部分干扰磁场的能场，抵消了一部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的量，从而使电磁屏蔽层内部的电电路免受高频干扰磁场的影响。路免受高频干

40、扰磁场的影响。镀铜镀铜电磁屏蔽盒磁屏蔽盒51军用屏蔽帐篷军用屏蔽帐篷几种用导电纤维材导电纤维材料编织而成的军用料编织而成的军用电磁屏蔽器材电磁屏蔽器材（参考（参考常州雷宁电磁屏蔽设备公司资料）常州雷宁电磁屏蔽设备公司资料）军用军用电子方舱电子方舱屏蔽通信车屏蔽通信车52防电磁波屏蔽围裙防电磁波屏蔽围裙几种用几种用导电纤维材料编织而成的导电纤维材料编织而成的电磁屏蔽服电磁屏蔽服辐射源辐射源防电磁波防电磁波屏蔽服装屏蔽服装防电磁波屏蔽防电磁波屏蔽围裙的使用围裙的使用53屏蔽室屏蔽室 导电导电PVC地板地板用于防静电及用于防静电及 底部底部屏蔽屏蔽干扰信号无法穿透干扰信号无法穿透钢板屏蔽室钢板屏蔽室

41、54二、接地技术二、接地技术 （一）（一）地线的种类地线的种类 接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着眼于安全。这种地线也称为要着眼于安全。这种地线也称为“保安地线保安地线” 。它的接地电阻值必须小于规定的数值。它的接地电阻值必须小于规定的数值。 对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线地线”多是指电信号的基准电位，也称为多是指电信号的基准电位，也称为“公共参公共参考端考端”，它除了作为各级电路的电流通道之外，还，它除了作为各级电路的电流通道之外，还是保证电路工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可是保证电路工作

42、稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也可以与大地隔绝以接大地，也可以与大地隔绝。 55四种触电情况四种触电情况56保安地线保安地线 电烙铁的外壳电烙铁的外壳必须必须良好地接大地，良好地接大地，以保证人身安全以及以保证人身安全以及焊接对象不致被静电焊接对象不致被静电击穿。击穿。57接大地与防静电的关系接大地与防静电的关系 人在工频电场中工作人在工频电场中工作时，身体可能感应出几十时，身体可能感应出几十伏以上的电压；当人在地伏以上的电压；当人在地板上行走时，也可能因摩板上行走时，也可能因摩擦而带上几百伏以上的静擦而带上几百伏以上的静电。因此在焊接集成电路电。因此在焊接集成电路时，人体时，人体必

43、须必须良好地接大良好地接大地，以保证集成电路的地，以保证集成电路的CMOS输入端不致被静电输入端不致被静电击穿。人体接地的方法击穿。人体接地的方法之之一是带上接地的一是带上接地的防静电手防静电手腕带。腕带。防静电手腕带防静电手腕带58防静电手腕带防静电手腕带的使用的使用接地接地59信号地线分类信号地线分类 1.1.模拟信号地线模拟信号地线 模模拟拟信信号号地地线线是是模模拟拟信信号号的的零零信信号号电电位位公公共共线线。因因为为模模拟拟信信号号电电压压多多数数情情况况下下均均较较弱弱、易易受受干干扰扰，易易形形成成级级间间不不希希望望的的反反馈馈，所所以以模模拟拟信信号号地地线线的的横横截截面

44、面积积应应尽尽量大些。量大些。602.2.数字模拟地线数字模拟地线 数字信号地线是数字信号的零电平公数字信号地线是数字信号的零电平公共线。由于数字信号处于脉冲工作状态，动共线。由于数字信号处于脉冲工作状态，动态脉冲电流在接地阻抗上产生的压降往往成态脉冲电流在接地阻抗上产生的压降往往成为微弱模拟信号的干扰源，为了避免数字信为微弱模拟信号的干扰源，为了避免数字信号对模拟信号的干扰，两者的地线应分别设号对模拟信号的干扰，两者的地线应分别设置为宜，否则会严重干扰模拟信号的测量结置为宜，否则会严重干扰模拟信号的测量结果果。 613.3.信号源地线信号源地线 传感器可看作是测量装置的信号源，传感器可看作是

45、测量装置的信号源，多数情况下信号较为微弱，通常传感器安多数情况下信号较为微弱，通常传感器安装在生产设备现场，而测量装置设在离现装在生产设备现场，而测量装置设在离现场一定距离的控制室内，从测量装置的角场一定距离的控制室内，从测量装置的角度看，可以认为传感器的公共参考端就是度看，可以认为传感器的公共参考端就是信号源地线，它必须与测量装置进行正确信号源地线，它必须与测量装置进行正确的连接才能提高整个检测系统的抗干扰能的连接才能提高整个检测系统的抗干扰能力。力。 624.4.负载地线负载地线 负载的电流一般都比前级信号电流大得负载的电流一般都比前级信号电流大得多，负载地线上的电流有可能干扰前级微弱多，

46、负载地线上的电流有可能干扰前级微弱的信号，因此负载地线必须与其他信号地线的信号，因此负载地线必须与其他信号地线分开。例如，若误将喇叭的负极（接地线）分开。例如，若误将喇叭的负极（接地线）与扩音机话筒的屏蔽线碰在一起，就相当于与扩音机话筒的屏蔽线碰在一起，就相当于负载地线与信号地线合并，可能引起啸叫。负载地线与信号地线合并，可能引起啸叫。又如当负载是继电器时，继电器触点闭合和又如当负载是继电器时，继电器触点闭合和断开的瞬间经常产生电火花，容易反馈到前断开的瞬间经常产生电火花，容易反馈到前级，造成干扰，因此应正确连接。级，造成干扰，因此应正确连接。 63（二）（二）一点接地原则一点接地原则 对于模

47、拟信号地线、数字信号地线、信对于模拟信号地线、数字信号地线、信号源地线、负载地线等几种地线一般应分别号源地线、负载地线等几种地线一般应分别设置，在电位需要连通时，也必须仔细选择设置，在电位需要连通时，也必须仔细选择合适的点，在一个地方相连，才能消除各地合适的点，在一个地方相连，才能消除各地线之间的干扰。线之间的干扰。 64检测系统的一点接地原则检测系统的一点接地原则 有许多传感器采用两线制电流输出形式，它有许多传感器采用两线制电流输出形式，它的两根信号线均不接大地。如果这时二次仪表也的两根信号线均不接大地。如果这时二次仪表也采用浮置电路，容易出现静电积累现象，易产生采用浮置电路，容易出现静电积

48、累现象，易产生电场干扰。在这种情况下多采用二次仪表侧公共电场干扰。在这种情况下多采用二次仪表侧公共参考端接地的方案。此种情况下，检测系统仍然参考端接地的方案。此种情况下，检测系统仍然符合一点接地原则。在二次仪表与计算机相连接符合一点接地原则。在二次仪表与计算机相连接的情况下，由于计算机的公共参考端已被接金属的情况下，由于计算机的公共参考端已被接金属机箱，并通过保安地线接大地，所以这时二次仪机箱，并通过保安地线接大地，所以这时二次仪表的零电位端（公共参考端）也就通过计算机接表的零电位端（公共参考端）也就通过计算机接大地了。大地了。 在这种情况下，传感器的公共参考端在这种情况下，传感器的公共参考端

49、绝对不应再接地，否则会产生大地环流，造成干绝对不应再接地，否则会产生大地环流，造成干扰。扰。 65三、滤波技术三、滤波技术 滤波器是抑制交流差模干扰的有效手段之一。滤波器是抑制交流差模干扰的有效手段之一。有有RCRC滤波器滤波器和和LCLC滤波器等几种。滤波器等几种。 1.RC滤波器：当信号源为热电偶、应变片等信滤波器：当信号源为热电偶、应变片等信号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无源源RCRC低通滤波器将对串模干扰有较好的抑制效果。低通滤波器将对串模干扰有较好的抑制效果。 a）单节单节RC滤波器与放大器的连接滤波器与放大器的连接b）双节双节

50、RC滤波器滤波器c）低通滤波器图形符号低通滤波器图形符号d）频率特性频率特性662.2.交流电源滤波器交流电源滤波器 电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常用电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常用LC滤波器滤波器来抑制混入电源的噪声。来抑制混入电源的噪声。 67交流电源滤波器外形交流电源滤波器外形 68交流电源滤波器的内部电路交流电源滤波器的内部电路图图中中的的100 H电电感感、0.1 F电电容容组组成成高高频频滤滤波波器器，用用于于吸吸收收从从电电源源线线传传导导进进来来的的中中短短波波段段的的高高频频噪噪声声干干扰扰；图图中中两两只只对对称称的的5mH电电感感是是由由绕绕在在同同一一只

51、只铁铁心心两两侧侧、匝匝数数相相等等的的电电感感绕绕组组构构成成的的，称称为为共共模模电电感感，用用于于吸吸收收因因电电源源波波形形畸畸变变而而产产生生的的谐谐波波干干扰扰；图图中中的的压压敏电阻用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。敏电阻用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。69交流电源滤波器的内部电路（续）交流电源滤波器的内部电路（续）共模电感共模电感差模电感差模电感70交流电源滤波器外形（交流电源滤波器外形（续）续） 用户可根据用户可根据需要，选择内部需要，选择内部包含一级包含一级LC或两或两级甚至三级级甚至三级LC的的电源滤波器。使电源滤波器。使用时外壳需要良用时外壳需要良好接大地。好接大

52、地。 右图的电源右图的电源滤波器滤波器共有几级共有几级LC滤波电路？滤波电路？71交流电源滤波器外形交流电源滤波器外形带带交流电源交流电源 滤波器的插座滤波器的插座72开关电源内部的电源滤波器及共模电感开关电源内部的电源滤波器及共模电感73电源滤波器中的共模电感电源滤波器中的共模电感当当50Hz电流流经共模电感时，由于进线与出线电流流经共模电感时，由于进线与出线产生的磁场方向相反，相互抵消，不会产生压降，产生的磁场方向相反，相互抵消，不会产生压降，但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。三相共模电感三相共模电感74交流电源滤波器的使用效果交流电源滤波器的使用效果

53、使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器使用电源滤波器后干扰消失后干扰消失753.3.直流电源滤波器直流电源滤波器 直流电源往往为几个电路所共用，为了避免通直流电源往往为几个电路所共用，为了避免通过电源内阻造成几个电路间互相干扰，应在每个电过电源内阻造成几个电路间互相干扰，应在每个电路的直流电源上加上路的直流电源上加上RC或或LC退耦滤波器。下图中退耦滤波器。下图中的电解电容用来滤除低频噪声，电解电容旁边并联的电解电容用来滤除低频噪声，电解电容旁边并联一个一个0.010.1 F的磁介电容或独石电容，用来滤除的磁介电容或独石电容，用来滤除高频噪声。高频噪声。 76四

54、、光电耦合技术四、光电耦合技术 目前检测系统越来越多地采用光耦合器目前检测系统越来越多地采用光耦合器，也称光电耦合器或光耦，它可较大地提高系统也称光电耦合器或光耦，它可较大地提高系统的抗共模干扰能力。的抗共模干扰能力。光耦合器是一种电光耦合器是一种电光光电耦合器件，它电耦合器件，它的输入量是电流，输出量也是电流，可是两者的输入量是电流，输出量也是电流，可是两者之间从电气上看却是绝缘的，输入、输出回路之间从电气上看却是绝缘的，输入、输出回路的绝缘电阻可高达的绝缘电阻可高达1010 、耐压超过、耐压超过1kV。光光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管

55、，而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、极管，而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、达林顿管，甚至可以是光敏达林顿管，甚至可以是光敏双向晶闸管、光敏双向晶闸管、光敏集成电路等。集成电路等。 77光耦的外形光耦的外形双列直插式双列直插式贴片式贴片式78电波暗室的结构及特点电波暗室的结构及特点 电波暗室的结构分为电波暗室的结构分为3层，最外层是金属屏层，最外层是金属屏蔽层，起到隔离空间电磁波的作用；中间一层蔽层，起到隔离空间电磁波的作用；中间一层是铁氧体吸波材料，主要吸收低频段的电磁波；是铁氧体吸波材料，主要吸收低频段的电磁波；最里层为聚合物泡沫吸波材料，吸收低频至高最里层为聚合物泡沫吸波材料，吸收低

56、频至高频所有频率。其中频所有频率。其中几百毫米几百毫米长的尖劈可吸收长的尖劈可吸收2-3GHz以下的电磁波以下的电磁波，一，一百多毫米百多毫米长的尖劈可吸长的尖劈可吸收高大收高大40GHz的电磁波。的电磁波。电波暗室的屏蔽性能电波暗室的屏蔽性能在在18GHz时仍可时仍可达到达到几十分贝几十分贝。79用于传导测量的屏蔽室用于传导测量的屏蔽室（参考信息产业部通信计量中心资料）（参考信息产业部通信计量中心资料） 80EMC传导干扰测试室传导干扰测试室干扰源将高压电火花信号迭加到被测仪器干扰源将高压电火花信号迭加到被测仪器的电源线上，再测试此时仪器性能的变化。的电源线上，再测试此时仪器性能的变化。81

57、电磁兼容试验及电磁兼容试验及试验报告试验报告 参考参考Rainford公司资料公司资料82EMI（电磁干扰）电磁干扰）测试仪表测试仪表交直流电场、磁场检测仪表交直流电场、磁场检测仪表（接收测头未画出）（接收测头未画出）83EMI测试仪器（仪表）测试仪器（仪表）AEFM型交流电场计型交流电场计84第二节第二节 总线技术总线技术总线出现的背景（总线的概念）总线出现的背景（总线的概念）n计算机部件要具有通用性，适应不同系统与不计算机部件要具有通用性，适应不同系统与不同用户的需求，设计必须模块化。同用户的需求，设计必须模块化。n计算机部件产品计算机部件产品(模块模块)供应出现多元化。供应出现多元化。n

58、模块之间的联接关系要标准化，使模块具有通模块之间的联接关系要标准化，使模块具有通用性。用性。n模块设计必须基于一种大多数厂商认可的模块模块设计必须基于一种大多数厂商认可的模块联接关系，即一种总线标准。联接关系，即一种总线标准。85总线定义总线定义n总线是计算机两个或两个以上的模块总线是计算机两个或两个以上的模块( (部件或部件或子系统子系统) )之间相互连接与通信的公共通路。之间相互连接与通信的公共通路。n总线不仅仅是一组传输线，它还包括一套管理总线不仅仅是一组传输线，它还包括一套管理信息传输的规则信息传输的规则( (协议协议) )。n在计算机系统中，总线可以看成一个具有独立在计算机系统中，总

59、线可以看成一个具有独立功能的组成部件。功能的组成部件。86n微型计算机的总线按功能和规范可分为三大类型：微型计算机的总线按功能和规范可分为三大类型： n(1) (1) 片总线片总线(Chip Bus, C-Bus)(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块在一起构成特定功能模块( (如如CPUCPU模块模块) )的信息传的信息传输通路。输通路。n(2) (2) 内总线内总线(Internal Bus, I-Bus)(Internal Bus, I-Bus) 又称系统总线或板级总线，是微机系统中各又称系统

60、总线或板级总线，是微机系统中各插件插件( (模块模块) )之间的信息传输通路。例如之间的信息传输通路。例如CPUCPU模块模块和存储器模块或和存储器模块或I/OI/O接口模块之间的传输通路。接口模块之间的传输通路。n(3) (3) 外总线外总线(External Bus, E-Bus)(External Bus, E-Bus) 又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统其他系统( (仪器、仪表、控制装置等仪器、仪表、控制装置等) )之间信息传之间信息传输的通路，如输的通路，如EIA RS-232CEIA RS-232C、IEEE-488IEEE-4

61、88等。等。87微型计算机微型计算机控制部件控制部件寄寄存存器器组组ALUC-Bus存储器存储器I/O接口接口I/O接口接口存储器存储器I-BusE-Bus设备设备Modem仪器仪器仪器仪器三类总线在微机系统中的地位和关系三类总线在微机系统中的地位和关系88n为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必须有具体和明确的规范说明，通常包括如下几须有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的技术规范或特性：个方面的技术规范或特性： n(1) (1) 机械特性：机械特性：规定模块插件的机械尺寸，总规定模块插件的机械尺寸，总线插头、插座的规格及位置等；线插头、插座

62、的规格及位置等；n(2) (2) 电气特性电气特性： 规定总线信号的逻辑电平、规定总线信号的逻辑电平、噪声容限及负载能力等；噪声容限及负载能力等；n(3)(3)功能特性：功能特性： 给出各总线信号的名称及功能给出各总线信号的名称及功能定义；定义；n(4) (4) 规程特性规程特性：对各总线信号的动作过程及时：对各总线信号的动作过程及时序关系进行说明。序关系进行说明。总线标准总线标准89第三节第三节 虚拟仪器虚拟仪器1、虚拟仪器的产生、虚拟仪器的产生a.传统仪器满足不了测试需求传统仪器满足不了测试需求u现代测控不仅仅要求单台仪器进行测量，要求多台仪器现代测控不仅仅要求单台仪器进行测量，要求多台仪

63、器数据共享，测试结果实时分析处理；数据共享，测试结果实时分析处理；u仪器越来越复杂，仪器硬件存在冗余，使用率低，对使仪器越来越复杂，仪器硬件存在冗余，使用率低，对使用者的要求提高用者的要求提高b.计算机技术的进步为新型仪器提供了基础计算机技术的进步为新型仪器提供了基础u电子技术和计算机技术的进步改变了传统的设计思想，电子技术和计算机技术的进步改变了传统的设计思想，许多过去由硬件实现的功能可以由软件实现；许多过去由硬件实现的功能可以由软件实现；u专业化的设计软件为高效、易用的仪器软件开发提供了专业化的设计软件为高效、易用的仪器软件开发提供了工具工具90虚拟仪器简介虚拟仪器简介 NI公司于公司于2

64、0世纪世纪70年代中期提出了虚拟仪器的年代中期提出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬概念。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系计算机仪器系统统，是计算机技术与仪器技术相结合的产物，是计算机技术与仪器技术相结合的产物，其基础是计算机系统，核心是软件技术。简而其基础是计算机系统，核心是软件技术。简而言之，虚拟仪器就是在开放架构的基础上创建言之，虚拟仪器就是在开放架构的基础上创建用户自定义的测试系统。虚拟仪器大大突破了用户自定义的测试系统

65、。虚拟仪器大大突破了传统仪器在数据采集、处理、显示、存储等方传统仪器在数据采集、处理、显示、存储等方面的限制，是一个测试和自动化系统的高性能、面的限制，是一个测试和自动化系统的高性能、低成本运载平台。低成本运载平台。 91虚拟仪器的构成虚拟仪器的构成 92虚拟仪器与传统仪器的比较虚拟仪器与传统仪器的比较 n独立式传统仪器的基本框架类似于基于独立式传统仪器的基本框架类似于基于PC 机的机的虚拟仪器虚拟仪器 n根本区别在于两者不同的根本区别在于两者不同的灵活性灵活性，用户是否能，用户是否能够根据各自不同的需求对其进行修改和扩展够根据各自不同的需求对其进行修改和扩展 93虚拟仪器的特点虚拟仪器的特点

66、 n软件是虚拟仪器的核心软件是虚拟仪器的核心n性价比高性价比高 n缩小了仪器厂商与用户之间的距离缩小了仪器厂商与用户之间的距离 n具有良好的人机界面具有良好的人机界面 n具有方便、灵活的互联具有方便、灵活的互联 n可靠性高可靠性高 n具有开放性、模块化、可重复使用具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点及互换性等特点 n维护、维修方便维护、维修方便 94什么是什么是LabVIEWnLabVIEW是美国是美国NI（National Instrument）公）公司推出的一种基于司推出的一种基于G语言（语言（Graphics Language，图形化编程语言）的虚拟仪器软件开发工具。，图形化编程

67、语言）的虚拟仪器软件开发工具。nLabVIEW为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、为虚拟仪器设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境。利用它，设计者可以像搭积木轻松的设计环境。利用它，设计者可以像搭积木一样轻松组建一个测量系统和构造自己的仪器面一样轻松组建一个测量系统和构造自己的仪器面板，而无需进行任何繁琐的计算机代码的编写。板，而无需进行任何繁琐的计算机代码的编写。95LabVIEW的特点与优点的特点与优点n图形化编程方式图形化编程方式n提供丰富的数据采集、分析及存储的库函数提供丰富的数据采集、分析及存储的库函数n即提供传统的程序调试手段，同时提供独到的高即提供传统的程序调试手段，同时提供独到的高亮执行工具，程序调试、开发更方便亮执行工具，程序调试、开发更方便n包括了包括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485、USB在内的各种仪器通信总线标准的功能函数在内的各种仪器通信总线标准的功能函数n提供大量与外部代码或软件进行连接的机制，如提供大量与外部代码或软件进行连接的机制，如DLL、DDE、ActiveX等等n强大的网络功能，支持常用网络协议强大的网络功能，支持常用网络协议96LabVIEW程序实例（前面板）程序实例（前面板）输入控件显示控件按钮97LabVIEW程序实例（后面板）程序实例（后面板）生成函数98