第九章微机在测试系统中应用课件

第九章计算机测试系统1测试技术洪冶本章重点：本章重点：u数据采集理论和技术。数据采集理论和技术。u自动测试系统设计方法。自动测试系统设计方法。u智能仪器设计。智能仪器设计。u虚拟仪器系统虚拟仪器系统u网络化测控系统网络化测控系统u数据采集程序的编写数据采集程序的编写2测试技术洪冶9.1概述概述 计算机测试系统是传感器技术、计算机测试系统是传感器技术、数据采集技术、信号处理技术和计数据采集技术、信号处理技术和计算机技术在测试领域技术融合的产算机技术在测试领域技术融合的产物，它既能实现对信号的检测，又物，它既能实现对信号的检测，又能对测得的信号进行计算、分析、能对测得的信号进行计算、分析、处理和判断，目前已经成为测试系处理和判断，目前已经成为测试系统和测试仪器设计的主体模式。统和测试仪器设计的主体模式。3测试技术洪冶1 1、发展简史、发展简史计算机测试技术的研究和应用自计算机测试技术的研究和应用自20世纪世纪60年代开始获得实年代开始获得实质性的发展，随着一些高性能的质性的发展，随着一些高性能的ADC、DAC插卡、专用插卡、专用预处理模块和专用测试分析软件的相继出现，产生了以个预处理模块和专用测试分析软件的相继出现，产生了以个人计算机为主的各种数据采集仪和分析仪。人计算机为主的各种数据采集仪和分析仪。4测试技术洪冶由于通信、网络、微米由于通信、网络、微米/纳米技术、微机电技术及纳米技术、微机电技术及新型传感器技术的进步，计算机测试系统设计更新型传感器技术的进步，计算机测试系统设计更加灵活。系统设计方式从以单片微机为基础的智加灵活。系统设计方式从以单片微机为基础的智能仪器到到以总线技术为基础的自动测试系统和能仪器到到以总线技术为基础的自动测试系统和以网络为基础的网络化测试系统，满足了测试领以网络为基础的网络化测试系统，满足了测试领域不同的应用需要。域不同的应用需要。5测试技术洪冶2 2、计算机测试系统的基本结构、计算机测试系统的基本结构测试应用中，按照不同的测试要求，测试系统的测试应用中，按照不同的测试要求，测试系统的设计可以设计成不同的结构形式，大体可分为基设计可以设计成不同的结构形式，大体可分为基本型、标准通用接口型、专用接口型和闭环控制本型、标准通用接口型、专用接口型和闭环控制型等类型。型等类型。6测试技术洪冶计算机测试系统主要分为计算机测试系统主要分为5个部分，即传感模块，个部分，即传感模块，信号调理模块、数据获取子系统、计算机平台和信号调理模块、数据获取子系统、计算机平台和测试软件平台。通常数据获取子系统和计算机平测试软件平台。通常数据获取子系统和计算机平台称为计算机测试系统的硬件平台，主要结构类台称为计算机测试系统的硬件平台，主要结构类型型 如下。如下。A基本型结构基本型结构基本型是目前计算机测试系统的主要形式，由多路传感器、基本型是目前计算机测试系统的主要形式，由多路传感器、信号调理器、数据采集卡（板）计算机及测试软件等组成，信号调理器、数据采集卡（板）计算机及测试软件等组成，各部分之间的连接是通过适当的各部分之间的连接是通过适当的I/O接口和总线来实现，接口和总线来实现，能完成对多通道和多种参量的自动检测。能完成对多通道和多种参量的自动检测。7测试技术洪冶A标准通用接口型结构标准通用接口型结构 标准通用接口型测试系统中，所有模块之间的接口都按标准通用接口型测试系统中，所有模块之间的接口都按照国际标准设计，具有组建方便、通用性好、适用性强、可照国际标准设计，具有组建方便、通用性好、适用性强、可扩展性和灵活性好等显著优点，应用极为普遍。可通过标准扩展性和灵活性好等显著优点，应用极为普遍。可通过标准总线将各个台式测试模块连接起来，也可将有关插板部件模总线将各个台式测试模块连接起来，也可将有关插板部件模块插入标准机箱扩展箱，即可非常方便地构成测试系统。块插入标准机箱扩展箱，即可非常方便地构成测试系统。A专门接口型结构专门接口型结构 专用接口型计算机测试系统由具有特定功能的模块相互专用接口型计算机测试系统由具有特定功能的模块相互连接而成，是更专业、更大型、性能更优异的数据采集系统，连接而成，是更专业、更大型、性能更优异的数据采集系统，其数据采集速度、通道数、抗干扰能力及专用数据采集和分其数据采集速度、通道数、抗干扰能力及专用数据采集和分析处理软件等性能指标都优于标准通用接口型，他在航空、析处理软件等性能指标都优于标准通用接口型，他在航空、航天、军事等领域应用较广。例如，美国航天、军事等领域应用较广。例如，美国Nicolet公司生产的公司生产的Odyssey型多通道采集记录分析仪、型多通道采集记录分析仪、Pacific公司生产的公司生产的Pacific-6000型数据采集系统就是在航天测控领域中应用较广型数据采集系统就是在航天测控领域中应用较广的两种专用测试系统。的两种专用测试系统。8测试技术洪冶A闭环控制型结构闭环控制型结构 闭环控制型是指应用于闭环控制的测试系统，测试系统闭环控制型是指应用于闭环控制的测试系统，测试系统作为反馈环节，这种闭环控制系统通常称为计算机测控系统，作为反馈环节，这种闭环控制系统通常称为计算机测控系统，一般由实时数据采集、实时判断决策和实时控制等组成。一般由实时数据采集、实时判断决策和实时控制等组成。3 3、计算机测试系统的特点、计算机测试系统的特点测试系统发展至今，大体经历了四代发展历程，即模拟式、测试系统发展至今，大体经历了四代发展历程，即模拟式、分立元件式、数字化式以及智能仪器（计算机核心的测试分立元件式、数字化式以及智能仪器（计算机核心的测试模式）。与传统测试模式相比，计算机测试系统具有如下模式）。与传统测试模式相比，计算机测试系统具有如下特点：特点：A高精度、高分辨率高精度、高分辨率A高速实时数据分析处理高速实时数据分析处理A性能可靠、稳定，维修方便性能可靠、稳定，维修方便A数据输出与存储方便数据输出与存储方便A功能开放性功能开放性A自校准和自诊断功能自校准和自诊断功能9测试技术洪冶8.2数据采集系统数据采集系统在计算机测试系统中，将模拟信号转换为相对应的计算在计算机测试系统中，将模拟信号转换为相对应的计算机可使用的数字信号的过程称为数据采集。数据采集系统则机可使用的数字信号的过程称为数据采集。数据采集系统则是实现数据采集，并由计算机进行存储、处理、显示或打印是实现数据采集，并由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。的过程。相应的系统称为数据采集系统。数据采集系统多路模拟开关、采样数据采集系统多路模拟开关、采样/保持器和保持器和A/DA/D转换器等部分组成：转换器等部分组成：9.2数据采集系统数据采集系统在计算机测试系统中，将模拟信号转换为相对应的计算在计算机测试系统中，将模拟信号转换为相对应的计算机可使用的数字信号的过程称为数据采集。数据采集系统则机可使用的数字信号的过程称为数据采集。数据采集系统则是实现数据采集，并由计算机进行存储、处理、显示或打印是实现数据采集，并由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。的过程。相应的系统称为数据采集系统。10测试技术洪冶9.2.1多路模拟开关多路模拟开关常见的模拟开关有机电式和电子式两大类。机常见的模拟开关有机电式和电子式两大类。机电式主要包括各种电磁继电器（如干簧继电器电式主要包括各种电磁继电器（如干簧继电器等）主要用于大电流、高电压、低速切换场所；等）主要用于大电流、高电压、低速切换场所；电子多路开关由于是集成化无触点开关，寿命电子多路开关由于是集成化无触点开关，寿命长、体积小且干扰小，主要包括二极管、双极长、体积小且干扰小，主要包括二极管、双极型晶体管、场效应管等构成的开关，主要性能型晶体管、场效应管等构成的开关，主要性能和特点如下：和特点如下：11测试技术洪冶1 1、多路模拟开关的工作原理、多路模拟开关的工作原理（1）工作原理）工作原理开关元件开关元件用于切换模拟信号的；驱动电路驱动电路按照控制指令，驱动开关元件完成通断转换的。12测试技术洪冶 工程应用中，数据采集系统主要采用集成多路工程应用中，数据采集系统主要采用集成多路模拟开关，因此本节重点讨论集成多路开关。模拟开关，因此本节重点讨论集成多路开关。一般的模拟多路开关必须与地址计数器和译码一般的模拟多路开关必须与地址计数器和译码器配合使用，才能在计算机的控制下分别选通器配合使用，才能在计算机的控制下分别选通各路模拟信号。集成多路开关将多路开关、计各路模拟信号。集成多路开关将多路开关、计数器、译码器及控制电路集成在一块芯片上，数器、译码器及控制电路集成在一块芯片上，给数据采集系统的设计带来了很大方便。给数据采集系统的设计带来了很大方便。16路集成多路开关，模拟量输入部分由路集成多路开关，模拟量输入部分由16个漏极连在一起的场效应管开关做成，开关驱个漏极连在一起的场效应管开关做成，开关驱动部分包括一个四位计数器和一个四十六线动部分包括一个四位计数器和一个四十六线译码器，如图所示：译码器，如图所示：13测试技术洪冶工作原理工作原理：计算机送出四位二进制数，如要选择：计算机送出四位二进制数，如要选择第路输入信号，则把计数器置为第路输入信号，则把计数器置为0001状态，经状态，经四十六译码器后，第四十六译码器后，第1根线输出高电平，场效应根线输出高电平，场效应管管T1导通，选中第导通，选中第1路信号。如果要连续选通第路信号。如果要连续选通第1路到第路到第3路的信号，可以在计数器加入计数脉冲，路的信号，可以在计数器加入计数脉冲，每加入一次脉冲，计数器的值加每加入一次脉冲，计数器的值加1，状态依次变为，状态依次变为0001，0010，0011。14测试技术洪冶2 2、集成多路模拟开关的应用、集成多路模拟开关的应用 数据采集系统中，实际采样点可能多达几十数据采集系统中，实际采样点可能多达几十个、甚至几百个，而一片模拟多路开关的通道个、甚至几百个，而一片模拟多路开关的通道最多时有最多时有8路。路。以典型集成模拟开关以典型集成模拟开关CD4501进行介绍进行介绍。（1）CD4501芯片结构及工作原理芯片结构及工作原理CD4501芯片的结构及管脚功能如图芯片的结构及管脚功能如图 15测试技术洪冶该型芯片采用该型芯片采用16脚双列直插式封装，脚双列直插式封装，8通道单刀结构，通道单刀结构，允许双向使用，即可用于多到一的切换输出，也可用允许双向使用，即可用于多到一的切换输出，也可用于一到多的输出切换。于一到多的输出切换。CD4501由三根地址线由三根地址线A，B，C及控制线及控制线 的状态来选择的状态来选择8路中的一路，路中的一路，（低（低电平），芯片使能，其真值表如表所示。电平），芯片使能，其真值表如表所示。16测试技术洪冶（1）多路模拟开关的通道扩展方法）多路模拟开关的通道扩展方法 数据采集系统中，实际采样点通常较多，因此数据采集系统中，实际采样点通常较多，因此需要对通道进行扩展。测试应用中，通常将多需要对通道进行扩展。测试应用中，通常将多个多路开关加以组合，构成多个通道，通道数个多路开关加以组合，构成多个通道，通道数一般为一般为2n个。个。CD4501为为8路模拟开关，如果采样通道数超过路模拟开关，如果采样通道数超过8个，个，需要进行通道扩展，主要采用以下三种方法：需要进行通道扩展，主要采用以下三种方法：A将将n片片CD4501加以组合，用门电路（如或门、反相器等）组成地址译码加以组合，用门电路（如或门、反相器等）组成地址译码器，产生器，产生n个选址信号（相当于片选信号，低电平有效），分别接各片个选址信号（相当于片选信号，低电平有效），分别接各片CD4501的禁止端，即可把通道数扩展为的禁止端，即可把通道数扩展为8n个。个。A将将n片片CD4501加以组合，采用集成的地址译码器产生加以组合，采用集成的地址译码器产生n个选址信号。个选址信号。A将将n片片CD4501加以组合，另外使用一片加以组合，另外使用一片CD4501完成地址译码功能。完成地址译码功能。17测试技术洪冶如图所示为如图所示为32路选路选1电路，从电路，从031，共，共32个通道个通道 18测试技术洪冶9.2.2采样采样/保持电路保持电路采样采样/保持电路（保持电路（S/H）是）是数据采集和数据分配系数据采集和数据分配系统中的重要组成部分，其基本功能是统中的重要组成部分，其基本功能是“冻结冻结”时时变信号的瞬时值，以确保信号变信号的瞬时值，以确保信号A/D转换时间内模转换时间内模拟信号基本保持不变，以确保转换精度，而在拟信号基本保持不变，以确保转换精度，而在A/D转换结束后又能跟踪输入信号的变化。因此，转换结束后又能跟踪输入信号的变化。因此，采样保持电路在保持阶段相当于一个采样保持电路在保持阶段相当于一个“模拟信号模拟信号存储器存储器”。：。：19测试技术洪冶 采样保持电路采样保持电路在原理上由一个开关和一个电容构在原理上由一个开关和一个电容构成，电容用于存储模拟电压，开关用于转换工作状成，电容用于存储模拟电压，开关用于转换工作状态，因此采样保持电路本质上是一种具有信号输入、态，因此采样保持电路本质上是一种具有信号输入、信号输出以及由外部指令控制的模拟门电路信号输出以及由外部指令控制的模拟门电路。1 1、工作原理、工作原理20测试技术洪冶工作原理如下：工作原理如下：t1时刻前，控制信号为高电平，模拟开关时刻前，控制信号为高电平，模拟开关K闭合，模拟输闭合，模拟输入信号入信号UI通过开关通过开关K加到电容加到电容CH上，使得电容上，使得电容CH端电压端电压UC跟随模拟输入信号跟随模拟输入信号UI的变化，这段时间为跟踪期或采样的变化，这段时间为跟踪期或采样时间段。图中时间段。图中t1前，前，t2-t3，t4-t5等时间段均为跟踪期。等时间段均为跟踪期。t1时时刻，控制信号为低电平，模拟开关刻，控制信号为低电平，模拟开关K断开，此时电容断开，此时电容CH上的上的电压电压UC保持模拟开关断开瞬间的保持模拟开关断开瞬间的UI值不变并等待值不变并等待A/D转换器转换器转换，这段时间为保持期。图中转换，这段时间为保持期。图中t1-t2，t3-t4等时间段均为保等时间段均为保持期。持期。t2时刻保持结束，新一个跟踪（采样）时刻到来，控时刻保持结束，新一个跟踪（采样）时刻到来，控制信号重新为高电平，模拟开关制信号重新为高电平，模拟开关K重新闭合，电容重新闭合，电容CH端电压端电压UC又跟随模拟输入信号又跟随模拟输入信号UI的变化。采样的变化。采样/保持过程配合保持过程配合A/D转化过程进行变化，因此性能参数指标的匹配在数据采集过转化过程进行变化，因此性能参数指标的匹配在数据采集过程中显得尤为重要。程中显得尤为重要。21测试技术洪冶采样采样/保持电路是一种用逻辑电平控制其工作保持电路是一种用逻辑电平控制其工作状态的器件，具有两个稳定的工作状态：状态的器件，具有两个稳定的工作状态：A跟踪状态。跟踪状态。接收模拟输入信号，并精确地跟踪模拟输接收模拟输入信号，并精确地跟踪模拟输入信号的变化，一直到接到保持指令为止。入信号的变化，一直到接到保持指令为止。A保持状态。保持状态。对接收到保持指令前一瞬间的模拟输入信对接收到保持指令前一瞬间的模拟输入信号进行保持。号进行保持。采样采样/保持电路保持电路是在是在“保持保持”命令发出的瞬间命令发出的瞬间进行采样，而在进行采样，而在“跟踪跟踪”命令发出时，采样命令发出时，采样/保持电路跟踪模拟输入量，为下次采样做准备。保持电路跟踪模拟输入量，为下次采样做准备。22测试技术洪冶采样采样/保持电路可以采用电子元器件来实现，实际构保持电路可以采用电子元器件来实现，实际构建的测试系统多数采用集成芯片。采样建的测试系统多数采用集成芯片。采样/保持电路的保持电路的基本结构有串联型和反馈型基本结构有串联型和反馈型。2 2、基本电路、基本电路23测试技术洪冶A串联型采样串联型采样/保持电路保持电路 串联型采样串联型采样/保持电路如上图保持电路如上图a所示。途中所示。途中A1和和A2分分别是输入和输出缓冲放大器，用以提高采样别是输入和输出缓冲放大器，用以提高采样/保持电保持电路的输入阻抗，减少输出阻抗以便与前级和后级电路的输入阻抗，减少输出阻抗以便与前级和后级电路连接。路连接。当开关当开关K闭合时，采样闭合时，采样/保持器处于跟踪状态。由于保持器处于跟踪状态。由于A1是高增是高增益放大器，其输出电阻很小，模拟开关益放大器，其输出电阻很小，模拟开关K的导通电阻很小，的导通电阻很小，输入信号通过输入信号通过A1对电容对电容CH的充电速度很快，的充电速度很快，CH的电压将跟的电压将跟踪输入电压踪输入电压UI的变化，而的变化，而A2也接成电压跟随器，具有较高的也接成电压跟随器，具有较高的输入电阻，电容输入电阻，电容CH上的电荷泄放比较慢。当断开时，采样上的电荷泄放比较慢。当断开时，采样保持器从跟踪状态变为保持状体，保持器从跟踪状态变为保持状体，CH没有充放电回路，理想没有充放电回路，理想状态下状态下CH上的电压与上的电压与A2的输出电压一致并保持的输出电压一致并保持K断开瞬间断开瞬间UI的最终值上。的最终值上。24测试技术洪冶A反馈型采样反馈型采样/保持电路保持电路 反馈型采样保持电路如图反馈型采样保持电路如图b所示，输出电压所示，输出电压UO反馈反馈到输入端，使到输入端，使A1和和A2共同组成一个跟随器。共同组成一个跟随器。开关开关K1和和K2关系互补，当关系互补，当K1闭合时，闭合时，K2断开；断开；K2闭合时，闭合时，K1断开。当断开。当K1闭合，闭合，K2断开时，两块运放断开时，两块运放A1和和A2共同组成一共同组成一个跟随器，采样保持器工作于跟踪状态。个跟随器，采样保持器工作于跟踪状态。当当K1断开，断开，K2闭合时，采样闭合时，采样/保持电路工作与保持状态。此保持电路工作与保持状态。此时，保持电容时，保持电容CH的端电压的端电压UC保持在保持在K1断开瞬间断开瞬间UI的值上，的值上，使使UO与与UI的值保持一致。的值保持一致。在保持状态，影响输出电压精度的因素是保持状态前瞬在保持状态，影响输出电压精度的因素是保持状态前瞬间间A A1 1运放的失调电压。所以，这种类型的采样运放的失调电压。所以，这种类型的采样/保持电路保持电路的精度高于串联型。的精度高于串联型。25测试技术洪冶3 3、采样、采样/保持电路的主要性能参数保持电路的主要性能参数采样采样/保持电路的主要性能参数如图所示：保持电路的主要性能参数如图所示：A捕捉时间捕捉时间TAC 捕捉时间捕捉时间TAC是指当采样保持电路从保持状态转到跟踪（采样）状是指当采样保持电路从保持状态转到跟踪（采样）状态时，采样态时，采样/保持电路的输出从保持状态的值变化到当前的输入值所保持电路的输出从保持状态的值变化到当前的输入值所需要的时间，如上图所示。捕捉时间包括逻辑输入开关的动作时间、需要的时间，如上图所示。捕捉时间包括逻辑输入开关的动作时间、保持电容的充电时间、放大器的设定时间等。保持电容的充电时间、放大器的设定时间等。26测试技术洪冶A孔径时间孔径时间TAP孔径时间孔径时间TAP是指保持命令发出后，直到模拟开关是指保持命令发出后，直到模拟开关K完全断开所需要完全断开所需要的时间。采样保持电路中，模拟开关从闭合到完全切断需要一定的的时间。采样保持电路中，模拟开关从闭合到完全切断需要一定的时间，当接收到保持指令时，采样时间，当接收到保持指令时，采样/保持电路的输出并不保持在指令保持电路的输出并不保持在指令发出瞬间的输入值上，而会跟着输入变化一段时间。由于这段时间发出瞬间的输入值上，而会跟着输入变化一段时间。由于这段时间的存在，延迟了采样时间，因此计算机控制的存在，延迟了采样时间，因此计算机控制A/D转换器进行采样的转换器进行采样的过程应考虑预留出该段时间。过程应考虑预留出该段时间。A保持电压的衰减率保持电压的衰减率当采样当采样/保持器处于保持状态时，由于保持电容保持器处于保持状态时，由于保持电容CH泄漏电流的存在，泄漏电流的存在，使得保持电压有一定衰减，下降值随保持时间增大而增大，衰减速使得保持电压有一定衰减，下降值随保持时间增大而增大，衰减速率用保持电压的下降率来表示率用保持电压的下降率来表示 式中式中 I保持电容保持电容CH的漏电流。为了减小保持电压衰减率，设计时的漏电流。为了减小保持电压衰减率，设计时应采用优质电容应采用优质电容CH。27测试技术洪冶4 4、采样、采样/保持电路的应用保持电路的应用A采样频率的选择采样频率的选择测试系统中，对有限带宽的模拟信号进行采样，测试系统中，对有限带宽的模拟信号进行采样，只有在采样频率至少只有在采样频率至少2倍于信号最高频率，才能倍于信号最高频率，才能保证不失真地恢复模拟信号，因此有：保证不失真地恢复模拟信号，因此有：28测试技术洪冶解：解：从题中可以看出，与和相比，可以忽略从题中可以看出，与和相比，可以忽略 根根据采样频率计算公式，有：据采样频率计算公式，有：实例分析：已知采样实例分析：已知采样/保持电路的捕捉时间保持电路的捕捉时间 孔径时间孔径时间 ，A/D转换器的转换时间转换器的转换时间 （时钟频率为（时钟频率为640kHz），计算系统可采集的最高输），计算系统可采集的最高输入信号频率。入信号频率。测试系统所采用的采样测试系统所采用的采样/保持电路大都集成在一块集成芯片上，保持电路大都集成在一块集成芯片上，芯片内不包含保持电容，因此需要外接，容量大小根据用户的需要芯片内不包含保持电容，因此需要外接，容量大小根据用户的需要选择。一般来讲，采样频率越高，保持电容越小，反之采样频率低，选择。一般来讲，采样频率越高，保持电容越小，反之采样频率低，但要求精度较高时可选用较大的电容。但要求精度较高时可选用较大的电容。A典型采样典型采样/保持集成芯片的选用保持集成芯片的选用29测试技术洪冶采样采样/保持集成芯片有以下三类：保持集成芯片有以下三类：n通用芯片：通用芯片：AD583K，AD582，LF398（298，198）等；）等；n高速芯片：高速芯片：THS-0025，THC-0300等；等；n高分辨率芯片，如高分辨率芯片，如SHA1144等。等。以以AD582芯片为例进行介绍：芯片为例进行介绍：AD582是美国是美国AnalogDevices公司生产的通用型采样公司生产的通用型采样/保持芯片（国产型号保持芯片（国产型号5G582）。它由一个高性能的运算放）。它由一个高性能的运算放大器，低漏电阻的模拟开关和一个由结型场效应管集成的大器，低漏电阻的模拟开关和一个由结型场效应管集成的放大器组成。该芯片采用放大器组成。该芯片采用14脚双列直插式封装，其管脚及脚双列直插式封装，其管脚及结构示意图如图所示。结构示意图如图所示。30测试技术洪冶应用中，脚应用中，脚1位同相输入端，脚位同相输入端，脚9为反相输入端，保持为反相输入端，保持电容电容CH接在脚接在脚6与脚与脚8之间，脚之间，脚11和脚和脚12为逻辑控制器，为逻辑控制器，脚脚3和脚和脚4接直流调零电位器，脚接直流调零电位器，脚10和脚和脚5是正负电源，脚是正负电源，脚2，7，13和和14为空脚（为空脚（Nc）。下图为）。下图为AD582的常用电路。的常用电路。31测试技术洪冶AD582是反馈型采样是反馈型采样/保持芯片，保持电容接在运算放保持芯片，保持电容接在运算放大器大器A2的输出端（脚的输出端（脚8）和反相输入端（脚）和反相输入端（脚6）之间。该种）之间。该种接法增益为，输出不反相，可以实现以较小的电容获得接法增益为，输出不反相，可以实现以较小的电容获得较高的采样速率。当精度要求不高（较高的采样速率。当精度要求不高（0.1%）而速度要求）而速度要求较高时，可选较高时，可选CH100pF，这样捕捉实践。当精度要求较，这样捕捉实践。当精度要求较高（高（0.015%）时，为减小反馈的影响并减缓保持电压的）时，为减小反馈的影响并减缓保持电压的下降，应去下降，应去CH1000pF。32测试技术洪冶9.2.3模数转换器和数模转换器模数转换器和数模转换器 模模/数转换器是将模拟量转换成数字量的器件，简称数转换器是将模拟量转换成数字量的器件，简称A/D转换器或转换器或ADC（Analog to Digital Converter），而），而数数/模转换器则是将数字量转换成模拟量的器件，简称模转换器则是将数字量转换成模拟量的器件，简称D/A转换器或转换器或DAC（Digital to Analog Converter），用），用于把微处理器输出的数字信号转换成电压或电流等模拟于把微处理器输出的数字信号转换成电压或电流等模拟信号。目前，信号。目前，A/D芯片或芯片或D/A芯片均以集成在芯片上，芯片均以集成在芯片上，设计测试系统时，无需了解其内部电路的细节，重点在设计测试系统时，无需了解其内部电路的细节，重点在于掌握芯片的外部特性和使用方法。于掌握芯片的外部特性和使用方法。1 1、模、模/数转换器数转换器 A模模/数转换器的分类数转换器的分类A/D转换器的分类方法从转换器的分类方法从“量化是一种比较过程量化是一种比较过程”这一这一基本概念出发，从比较的角度可以分为两种类型，直基本概念出发，从比较的角度可以分为两种类型，直接比较型和间接比较型：接比较型和间接比较型：33测试技术洪冶n直接比较型直接比较型 将输入的采样模拟量直接与作为标准的基准电压相将输入的采样模拟量直接与作为标准的基准电压相比较，得到按数字编码的离散量或直接得到数字量，比较，得到按数字编码的离散量或直接得到数字量，主要包括连续比较、逐次比较等。这类转换属瞬时比主要包括连续比较、逐次比较等。这类转换属瞬时比较，速度较快，但抗干扰能力差。较，速度较快，但抗干扰能力差。n间接比较型间接比较型 将输入的采样模拟量与基准电压转变成中间物理量，将输入的采样模拟量与基准电压转变成中间物理量，然后进行比较，然后将比较得到的时间（然后进行比较，然后将比较得到的时间（t）或频率）或频率（f）进行数字编码。这类转换属平均值响应，转换速）进行数字编码。这类转换属平均值响应，转换速度慢，但抗干扰能力强，有双斜式、脉冲调宽型、积度慢，但抗干扰能力强，有双斜式、脉冲调宽型、积分型、自动校准积分型等类型。分型、自动校准积分型等类型。34测试技术洪冶AA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 A/D转换器可以将声、光、压力以及温度等随时间转换器可以将声、光、压力以及温度等随时间连续变化的非电物理量经传感器转换成的电信号采样，连续变化的非电物理量经传感器转换成的电信号采样，转换成具有一定精度的数字信号。转换成具有一定精度的数字信号。A/D转换器主要性能转换器主要性能指标主要有以下几个方面。指标主要有以下几个方面。n分辨率分辨率 分辨率是指分辨率是指A/D转换器所能分辨模拟输入信号的最转换器所能分辨模拟输入信号的最小变化量，通常用转换器输出数字量的位数来表示。小变化量，通常用转换器输出数字量的位数来表示。设设A/D转换器的位数为转换器的位数为n，满量程电压为，满量程电压为FSR，则分辨，则分辨率定义为率定义为35测试技术洪冶 满量程电压为满量程电压为10V的的12位位A/D转换器，则转换器对模转换器，则转换器对模拟输入电压的分辨能力为拟输入电压的分辨能力为2.44mV；如果满量程；如果满量程5V的的8位位A/D转换器，分辨能力为转换器，分辨能力为19.6mV。目前常用的。目前常用的A/D转转换器的位数一般有换器的位数一般有8位、位、10位、位、12位、位、14位及位及16位等。位等。n精度精度 A/D转换器的精度分为绝对精度和相对精度。转换器的精度分为绝对精度和相对精度。（1）绝对精度）绝对精度 绝对精度定义为对应于输出数据的实际模拟输入绝对精度定义为对应于输出数据的实际模拟输入电压与理想模拟输入电压之差。电压与理想模拟输入电压之差。绝对误差一般在范围内。绝对误差包括增益误差、绝对误差一般在范围内。绝对误差包括增益误差、偏移误差、非线性误差，也包括量化误差。偏移误差、非线性误差，也包括量化误差。36测试技术洪冶（2）相对精度）相对精度 相对精度定义为绝对精度与满量程电压值之比的相对精度定义为绝对精度与满量程电压值之比的百分数。即百分数。即 所谓相对就是相对于满量程电压值，因此分辨率所谓相对就是相对于满量程电压值，因此分辨率很高的很高的A/D转换器，可能因为温度飘移、线性不良等原转换器，可能因为温度飘移、线性不良等原因，并不一定具有很高的精度。因，并不一定具有很高的精度。量程是指量程是指A/D转换器所能转换模拟信号的电压范围，转换器所能转换模拟信号的电压范围，如如0V5V，-5V+5V，0V10V，-10V+10V。n量程量程37测试技术洪冶转换速率是指能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换速率是指能够重复进行数据转换的速度，即每秒钟转换的次数。钟转换的次数。n转换时间和转换速率转换时间和转换速率（1）转换时间）转换时间 转换时间是指按照规定的精度将模拟信号转换为转换时间是指按照规定的精度将模拟信号转换为数字信号并输出所需要的时间。一般用微秒（数字信号并输出所需要的时间。一般用微秒（s）或）或毫秒（毫秒（ms）来表示。）来表示。通常转换时间是根据模拟输入电压值来规定的，也有通常转换时间是根据模拟输入电压值来规定的，也有根据转换器的位数来确定的，如逐次逼近型根据转换器的位数来确定的，如逐次逼近型A/D型转换型转换器，转换时间是恒定的。也有转换器，其转换时间与器，转换时间是恒定的。也有转换器，其转换时间与待转换的信号的值有关。待转换的信号的值有关。（2）转换速率）转换速率38测试技术洪冶n温度系数和增益系数温度系数和增益系数温度系数和增益系数均表示温度系数和增益系数均表示A/D转换器受环境温度影响转换器受环境温度影响的程度，一般用每摄氏度温度变化所产生的相对误差的程度，一般用每摄氏度温度变化所产生的相对误差作为指标，以作为指标，以ppm/C为单位表示。为单位表示。AA/D转换器的工作原理转换器的工作原理n逐次逼近式逐次逼近式A/D转换器转换器 逐次逼近式逐次逼近式A/D转换是一个具有反馈回路的闭路系转换是一个具有反馈回路的闭路系统。转换器可划分为比较环节、控制环节及比较标准统。转换器可划分为比较环节、控制环节及比较标准（D/A转换器）。转换器）。其工作原理为：其工作原理为：将待转换的模拟输入信号将待转换的模拟输入信号Vin与一个与一个“推推测测”信号信号V1相比较，根据推测信号是大于还是小于输入信相比较，根据推测信号是大于还是小于输入信号来决定减小还是增大该推测信号，以便向模拟输入信号号来决定减小还是增大该推测信号，以便向模拟输入信号逼近。推测信号有逼近。推测信号有D/A转换器的输出获得，当推测信号与转换器的输出获得，当推测信号与模拟输入信号模拟输入信号“相等相等”时，向时，向D/A转换器输入的数字即为转换器输入的数字即为对应的模拟输入的数字。对应的模拟输入的数字。39测试技术洪冶40测试技术洪冶n双积分法双积分法A/D转换器转换器 双积分法双积分法A/D转换器由电子开关、积分器、比较器转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成，如图和控制逻辑等部件组成，如图8-12a所示。其工作原理所示。其工作原理是将未知电压是将未知电压Vx转换成时间值来间接测量的，所以双转换成时间值来间接测量的，所以双积分法积分法A/D转换器也叫做转换器也叫做T-V型型A/D转换器。转换器。A/D转换过程为，开关先把转换过程为，开关先把Vx采样输入到积分器，积分采样输入到积分器，积分器从零开始进行固定时间器从零开始进行固定时间T的正向积分，时间的正向积分，时间T到后，到后，开关将与开关将与Vx极性相反的基准电压极性相反的基准电压VREF输入到积分器进输入到积分器进行反相积分，到输出为零伏时停止反相积分。行反相积分，到输出为零伏时停止反相积分。41测试技术洪冶2 2、数模（、数模（D/AD/A）转换器）转换器 AD/A转换器的工作原理转换器的工作原理 D/A转换器主要分为并行转换器主要分为并行D/A转换器和串行转换器和串行D/A转转换器，在基本组成上可分为四个部分：电阻网络、模换器，在基本组成上可分为四个部分：电阻网络、模拟切换开关、基准电源和运算放大器。拟切换开关、基准电源和运算放大器。42测试技术洪冶 并行并行D/A的位数与输入数码的位数相同，对应输入的位数与输入数码的位数相同，对应输入数码的每一位都设有信号输入端，用以控制相应的模数码的每一位都设有信号输入端，用以控制相应的模拟切换开关，把基准电压拟切换开关，把基准电压UREF接到电阻网络上，工作接到电阻网络上，工作原理如图所示：原理如图所示：n并行并行D/A转换器工作原理转换器工作原理43测试技术洪冶 电阻网络将基准电压转变为相应的电流或电压，电阻网络将基准电压转变为相应的电流或电压，在运算放大器的输入端进行总加。放大器的输出则反在运算放大器的输入端进行总加。放大器的输出则反映输入数码的大小。映输入数码的大小。设输入数字量：设输入数字量：则：则：并行并行D/A转换器中，最常用的电阻网络为转换器中，最常用的电阻网络为“T”形网络。形网络。以以12位位T形网络形网络D/A转换器原理来分析，如图所示转换器原理来分析，如图所示 44测试技术洪冶12位位D/A转换器由转换器由12个串联分路开关、个串联分路开关、27个精密电阻和个精密电阻和一个运算放大器组成。电阻网络只用一个运算放大器组成。电阻网络只用R及及2R两种规格的两种规格的电阻。电阻网络的输出接至运算放大器，若反馈电阻电阻。电阻网络的输出接至运算放大器，若反馈电阻Rf的值为的值为3R，则总的输出电压，则总的输出电压UO为：为：45测试技术洪冶n串行串行D/A转换器工作原理转换器工作原理串行串行D/A转换器应用于数字量以串行方式输入的场合。串转换器应用于数字量以串行方式输入的场合。串行行D/A转换器的工作节拍转换器的工作节拍tC是和串行二进制数码定时同步是和串行二进制数码定时同步的，在时钟同步下控制的，在时钟同步下控制D/A转换器一位接一位地工作。转换器一位接一位地工作。串行二进制脉冲转换结束后，转换器的模拟电压输出串行二进制脉冲转换结束后，转换器的模拟电压输出UO为为46测试技术洪冶AD/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标 D/A转换器的主要性能指标主要包括：转换器的主要性能指标主要包括：n分辨率分辨率D/A转换器分辨率定义为最小输出电压（对应的输入数转换器分辨率定义为最小输出电压（对应的输入数字量只有最低有效位为字量只有最低有效位为“1”）与最大输出电压（对应）与最大输出电压（对应的输入数字量所有有效位全为的输入数字量所有有效位全为“1”）之比。如）之比。如n位位D/A转换器，分辨率为转换器，分辨率为 。在实际应用中，分辨率。在实际应用中，分辨率的表示方法也用输入数字量的位数来表示。的表示方法也用输入数字量的位数来表示。n非线性误差与线性度非线性误差与线性度D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。程的百分数度量。47测试技术洪冶n建立时间建立时间建立时间反映建立时间反映D/A转换从一个稳态值向另一个稳态值过转换从一个稳态值向另一个稳态值过渡的时间长短。不同型号的渡的时间长短。不同型号的D/A转换器的建立时间也不转换器的建立时间也不同，一般从几个毫微秒到几个微秒。若输出为电流则同，一般从几个毫微秒到几个微秒。若输出为电流则建立时间相对较短，若输出形式为电压，则建立时间建立时间相对较短，若输出形式为电压，则建立时间主要是输出运算放大器所需要的响应时间。主要是输出运算放大器所需要的响应时间。48测试技术洪冶9.2.4数据采集系统的构成方式数据采集系统的构成方式1 1、微型计算机数据采集系统、微型计算机数据采集系统 微型计算机数据采集系统是由传感器、数据采集板卡、微型计算机数据采集系统是由传感器、数据采集板卡、微型计算机及外设等组成，其中数据采集板卡包括信微型计算机及外设等组成，其中数据采集板卡包括信号调理模块、采样号调理模块、采样/保持器、保持器、A/D转换器等模块。采集转换器等模块。采集系统构成如图所示。系统构成如图所示。1 1、微型计算机数据采集系统、微型计算机数据采集系统 微型计算机数据采集系统是由传感器、数据采集板卡、微型计算机数据采集系统是由传感器、数据采集板卡、微型计算机及外设等组成，其中数据采集板卡包括信微型计算机及外设等组成，其中数据采集板卡包括信号调理模块、采样号调理模块、采样/保持器、保持器、A/D转换器等模块。采集转换器等模块。采集系统构成如图所示。系统构成如图所示。49测试技术洪冶2 2、分布式数据采集系统、分布式数据采集系统 分布式数据采集技术是以总线技术、现场总线技术、分布式数据采集技术是以总线技术、现场总线技术、Ethernet网络技术以及互联网等为支撑的网络化数据采网络技术以及互联网等为支撑的网络化数据采集技术，如图所示：集技术，如图所示：50测试技术洪冶9.3自动测试系统自动测试系统自动测试系统通常意义上讲指采用计算机控制技术，能自动测试系统通常意义上讲指采用计算机控制技术，能实现自动化测试的系统，能自动完成激励、测量、数据处理实现自动化测试的系统，能自动完成激励、测量、数据处理并显示或输出结果。并显示或输出结果。9.3.1自动测试系统的结构及特点自动测试系统的结构及特点自动测试系统（自动测试系统（ATSAutomaticTestSystem）通常）通常是以计算机为核心，通过程控指令的指挥，能自动完成预定是以计算机为核心，通过程控指令的指挥，能自动完成预定测量任务而组合起来的测量仪器和其他设备的有机整体。自测量任务而组合起来的测量仪器和其他设备的有机整体。自动测试系统包括五部分：动测试系统包括五部分：51测试技术洪冶52测试技术洪冶9.3.2自动测试系统的发展历程自动测试系统的发展历程1 1、第一代自动测试系统、第一代自动测试系统第一代自动测试系统以专用系统为主，系统的设计通常第一代自动测试系统以专用系统为主，系统的设计通常是针对某项具体任务。系统中，计算机与被测目标之间，计是针对某项具体任务。系统中，计算机与被测目标之间，计算机与测试仪器之间以及测试仪器之间的接口没有标准化，算机与测试仪器之间以及测试仪器之间的接口没有标准化，系统结构如图所示。系统结构如图所示。1 1、第一代自动测试系统、第一代自动测试系统第一代自动测试系统以专用系统为主，系统的设计通常第一代自动测试系统以专用系统为主，系统的设计通常是针对某项具体任务。系统中，计算机与被测目标之间，计是针对某项具体任务。系统中，计算机与被测目标之间，计算机与测试仪器之间以及测试仪器之间的接口没有标准化，算机与测试仪器之间以及测试仪器之间的接口没有标准化，系统结构如图所示。系统结构如图所示。53测试技术洪冶2 2、第二代自动测试系统、第二代自动测试系统第二代自动测试系统的主要特点标准接口、标准总线，第二代自动测试系统的主要特点标准接口、标准总线，即采用标准通用的可程控测量仪器接口总线（即采用标准通用的可程控测量仪器接口总线（IEEE488，IEEE538等）以及可程序控制的仪器和测控计算机（控制器）等）以及可程序控制的仪器和测控计算机（控制器）。第二代自动测试系统中，代表性的是。第二代自动测试系统中，代表性的是IEEE488，CAMAC（IEEE538）标准接口系统。）标准接口系统。2 2、第二代自动测试系统、第二代自动测试系统第二代自动测试系统的主要特点标准接口、标准总线，第二代自动测试系统的主要特点标准接口、标准总线，即采用标准通用的可程控测量仪器接口总线（即采用标准通用的可程控测量仪器接口总线（IEEE488，IEEE538等）以及可程序控制的仪器和测控计算机（控制器）等）以及可程序控制的仪器和测控计算机（控制器）。第二代自动测试系统中，代表性的是。第二代自动测试系统中，代表性的是IEEE488，CAMAC（IEEE538）标准接口系统。）标准接口系统。54测试技术洪冶3 3、第三代自动测试系统、第三代自动测试系统第三代自动测试系统的特点是以计算机为核心，并取代第三代自动测试系统的特点是以计算机为核心，并取代传统电子设备的大部分功能，成为测量仪器的一个不可分割传统电子设备的大部分功能，成为测量仪器的一个不可分割的组成部分，与测试系统荣为一体。自动测试系统建化为由的组成部分，与测试系统荣为一体。自动测试系统建化为由微型计算机、通用硬件和软件部分组成。微型计算机、通用硬件和软件部分组成。55测试技术洪冶9.4智能仪器智能仪器智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器，它拥有对数据的存储、有微计算机或微处理器的测量仪器，它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等）。（表现为智能的延伸或加强等）。9.4.1智能仪器的组成智能仪器的组成n智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，由硬件和智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统，由硬件和软件两大部分组成。软件两大部分组成。n硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人输出通道、人-机机接口电路、通信接口电路，其通用接口框图如图所示。接口电路、通信接口电路，其通用接口框图如图所示。56测试技术洪冶57测试技术洪冶9.4.2智能仪器的性能特点智能仪器的性能特点智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，具有智能仪器是计算机技术与测量仪器相结合的产物，具有的软件系统使仪器在测试过程中具有智能。相对于传统的以的软件系统使仪器在测试过程中具有智能。相对于传统的以模拟电子技术和纯硬件为基础的仪器系统，智能仪器具有如模拟电子技术和纯硬件为基础的仪器系统，智能仪器具有如下特点：下特点：A友好的人机交互性能友好的人机交互性能 A较高的自动化测量性能较高的自动化测量性能 A集成化和模块化促进了仪器的高性能集成化和模块化促进了仪器的高性能 A智能仪器的网络化智能仪器的网络化58测试技术洪冶9.4.3智能仪器的典型功能智能仪器的典型功能智能仪器的主要特征是以微处理器为核心进行工作，因智能仪器的主要特征是以微处理器为核心进行工作，因而智能仪器具有强大的控制和数据处理功能，使测量仪器在而智能仪器具有强大的控制和数据处理功能，使测量仪器在实现自动化、改善性能、增强功能以及提高精度和可靠性等实现自动化、改善性能、增强功能以及提高精度和可靠性等方面发生了较大的变革。方面发生了较大的变革。A硬件故障的自检硬件故障的自检 所谓自检就是利用事先编制好的检测程序对仪器的主要所谓自检就是利用事先编制好的检测程序对仪器的主要部件进行自动检测，并对故障进行定位。智能仪器自检的内部件进行自动检测，并对故障进行定位。智能仪器自检的内容可以根据实际需要设置容可以根据实际需要设置,通常包括对面板键盘、显示器、通常包括对面板键盘、显示器、ROM、RAM、总线、接插件等的检查。、总线、接插件等的检查。59测试技术洪冶A自动测量功能自动测量功能 智能仪器的典型特点是实现了测量过程的自动化。智能智能仪器的典型特点是实现了测量过程的自动化。智能仪器通常都含有自动量程转换、自动零点调整、自动校准功仪器通常都含有自动量程转换、自动零点调整、自动校准功能，有的仪器还能进行自动触发电平调节。这样，仪器操作能，有的仪器还能进行自动触发电平调节。这样，仪器操作人员就省去了大量繁琐的人工调节，同时也提高了测试精度。人员就省去了大量繁琐的人工调节，同时也提高了测试精度。由于不同仪器的功能及性能差别很大，因而测试过程自动化由于不同仪器的功能及性能差别很大，因而测试过程自动化的设计应结合具体仪器考虑。的设计应结合具体仪器考虑。9.4.4智能仪器的发展趋势智能仪器的发展趋势A以新型传感器为基础应用领域不断细化以新型传感器为基础应用领域不断细化 A智能仪器的微型化智能仪器的微型化 A智能仪器的网络化智能仪器的网络化 A智能仪器系统的规范化和标准化智能仪器系统的规范化和标准化 A智能信息处理的人工智能化智能信息处理的人工智能化 60测试技术洪冶9.5虚拟仪器系统虚拟仪器系统9.5.19.5.19.5.19.5.1概述概述概述概述9.5.29.5.29.5.29.5.2虚拟仪器的组成结构虚拟仪器的组成结构虚拟仪器的组成结构虚拟仪器的组成结构9.5.39.5.39.5.39.5.3图形化编程语言图形化编程语言图形化编程语言图形化编程语言LabVIEWLabVIEWLabVIEWLabVIEW简介简介简介简介9.6.49.6.49.6.49.6.4基于基于基于基于LabVIEWLabVIEWLabVIEWLabVIEW虚拟仪器在检测技术中的应用实例虚拟仪器在检测技术中的应用实例虚拟仪器在检测技术中的应用实例虚拟仪器在检测技术中的应用实例测试技术 洪冶 1986 年美国国家仪器公司（年美国国家仪器公司（NI）提出了）提出了虚拟仪器虚拟仪器的概念，标的概念，标志着一种完全采用新检测理念、新仪器结构、新检测方法、新开志着一种完全采用新检测理念、新仪器结构、新检测方法、新开发手段的仪器系统的诞生。发手段的仪器系统的诞生。通常意义上说，虚拟仪器就是利用通常意义上说，虚拟仪器就是利用I/O 接口设备完成接口设备完成信号的信号的采集采集、测量测量与与调理调理，利用，利用计算机软件计算机软件来实现信号数据的运算、分来实现信号数据的运算、分析和处理，利用计算机显示器来模拟传统仪器控制面板来输出检析和处理，利用计算机显示器来模拟传统仪器控制面板来输出检测结果，从而完成各种测试功能的一种测结果，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统计算机仪器系统。虚拟仪器基于计算机总线和模块化仪器总线技术，硬件实虚拟仪器基于计算机总线和模块化仪器总线技术，硬件实现了模块化、系列化，同时利用计算机及软件将多种检测功能集现了模块化、系列化，同时利用计算机及软件将多种检测功能集成于一体的方法不仅成于一体的方法不仅缩短了检测时间缩短了检测时间，而且也，而且也提高了检测的精度提高了检测的精度。测试技术 洪冶9.5.19.5.1概述概述9.5.1.19.5.1.19.5.1.19.5.1.1虚拟仪器用于检测技术的背景虚拟仪器用于检测技术的背景虚拟仪器用于检测技术的背景虚拟仪器用于检测技术的背景 计算机科学和微电子技术的迅速发展和普及，有力地促进计算机科学和微电子技术的迅速发展和普及，有力地促进了多年来发展相对缓慢的仪器技术。目前正在研究的第三代自动了多年来发展相对缓慢的仪器技术。目前正在研究的第三代自动测试系统中，计算机处于核心地位，计算机测试系统中，计算机处于核心地位，计算机软件技术软件技术和和测试系统测试系统更紧密地结合成了一个有机整体，仪器的结构概念和设计观念等更紧密地结合成了一个有机整体，仪器的结构概念和设计观念等都发生了突破性的变化，这种突破性变化所带来的是新的仪器概都发生了突破性的变化，这种突破性变化所带来的是新的仪器概念念虚拟仪器虚拟仪器VI（Virtual Instrument）。）。测试技术 洪冶9.5.1.29.5.1.29.5.1.29.5.1.2虚拟仪器的基本概念虚拟仪器的基本概念虚拟仪器的基本概念虚拟仪器的基本概念 第一代仪器是第一代仪器是模拟式仪器仪表模拟式仪器仪表。主要结构是基于电磁机械式机构，。主要结构是基于电磁机械式机构，其测量结果是依靠指针显示，也称为模拟指示仪表，如模拟万用表、模其测量结果是依靠指针显示，也称为模拟指示仪表，如模拟万用表、模拟函数发生器、指针式电压表等。拟函数发生器、指针式电压表等。第二代是第二代是数字化仪器数字化仪器。将模拟信号转化为数字信号，