页数：44页文件大小：156.6 KB来源： 检测技术与自动化仪表ppt课件
本课件可查阅检测系统设计原则的基础说明、总线与接口技术的实现方式与虚拟仪器与LabVIEW的典型应用，收录原理示意、结构框图与对比数据，配合逐页图示与完整文字版，便于按知识点检索复习。
检测技术与自动化仪表第十三章现代检测系统
多通道共享ADC型数据采集系统
分时共享ADC数据采集系统
多ADC型的特点是每个通道都有自己的抽样保持电路和ADC，允许各通道同时A/D转换，多ADC型数据采集系统主要用于高速数据采集，有灵活性强、精度高等优点。
分时共享ADC数据采集系统
灵敏度为
（5）可靠性检测系统可靠性的指标有：①平均无故障时间MTBF(meantimebetweenfailure)：指检测系统在正常工作条件下开始连续不间断工作，直至因系统本身发生故障丧失正常工作能力时为止的时间．单位通常为小时或天。
②可信任概率P：表示在给定时间内检测系统在正常工作条件下保持规定技术指标(限内)的概率。
③故障率：故障率也称失效率，它是平均无故障时间MTBF的倒数。
④有效度：衡量检测系统可靠性的综合指标是有效度，对于排除故障，修复后又可投入正常工作的检测系统，其有效度A定义为平均无故障时间与平均无故障时间、平均故障修复时间MTTR（meantimetorepair）的比值
2．动态特性动态特性的数学模型主要有三种形式：时域分析的微分方程；
频域分析用的频率特性；
复频域用的传递函数。
如果知道上述三种数学模型中的任一种，都可推导出另外两种形式的数学模型
（1）微分方程对于线性时不变的测量系统来说，表征其动态特性的常系数线性微分方程式
在输入电压已知的情况下，可求出输出电压的变化规律。
但对于—个复杂的测量系统和复杂的被测信号，求其通解和特解颇为困难，往往要运用传递函数和频率响应函数
（2）传递函数传递函数通过把实际测量系统抽象成数学模型后经过拉氏变换得到的，它只反映测量系统的响应特性；
同一传递函数可能表征多个响应特性相似，但具体物理结构和形式却完全不同的系统，例如一个RC滤波电路与有阻尼弹簧的响应特性就类似，它们同为一阶系统；
传递函数是测量系统本身各环节固有特性的反映，它不受输入信号影响、但包含瞬态、稳态时间和频率响应的全部信息
（3）频率响应函数传递函数是在复频域内建立的输出与输入之间的关系，频率响应函数反映的是实域内输出与输入之间的关系。
系统的微分方程是在对系统充分了解的情况下才能建立，而系统的频率响应函数则容易通过实验求得，而且由频率响应函数可以很容易得到传递函数，因此，频率响应函数成为研究系统的重要工具
（4)响应时间检测系统的响应特性与传感器的阻尼情况有关。
阻尼表征能量消耗特性，它与固有频率一起决定了频率响应的上限和检测系统的瞬态响应特性。
用响应时间、上升时间和时间常数表示出有阻尼检测系统对所测物理量的阶跃变化的响应特性。
响应时间，输出上升到终值的95％(或98％)所需的时间
一、现代检测系统的基本结构
检测系统的基本形式一、现代检测系统的基本结构
接口可分为专门接口和标准通用接口:专门接口型特征：是将一些具有一定功能的模块相互连接而成，由于各模块千差万别，组成系统时相互间接口十分麻烦，而且模块是系统不可分割的一部分，不能单独使用，缺乏灵活性。
标准通用接口：也是由模块(如台式仪器或插件板)组合而成，所有模块的对外接口都按规定的标准设计。
组成系统时，若模块是台式仪器，用标准的无源电缆将各模块接插连接起来就构成系统；
若模块为插件板，只要将各插件板插入标推机箱即可。
组建这类系统非常方便，例如GPIB系统、VXI系统就属这一类
二、GPIB测试系统组成GPIB(GeneralPurposeInterfaceBus)测试系统是一种通用接口测试系统，结构形式如图13-11所示。
它是由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB仪器子系统构成。
每个仪器子系统是一台带GPIB接口的单台仪器。
该接口在功能上、电气上相机械接插上都按国际标准设计，内含16条信号线，每条线都有特定的用途，互兼容、互换性强，组建系统时非常方便，拆散后各仪器子系统又可作单台仪表独立使用，一块GPIB接口卡可带多达14台仪器
GPIB测试系统组成示意图
一、总线基本概念及其规范标准总线功能结构规范包括：①数据线、地址线、读/写控制逻辑线、时钟线以及电源线、地线等；
②中断机制；
③总线主控仲裁；
④应用逻辑．如握手联络线、复位、自启动和休眠维护等
现场总线通信协议目前尚无最终完整的国际标准，参照国际标准化组织(ISO)制订的开放系统互连参考模型(ISO/RM)，根据现场总线的通信对通信媒体多样性、实时性、快速性、信息完整性、精确性、可靠性、互操性和开放性的要求，考虑现场设备种类多、分布广、信息量少等特点，对ISO的7层参考模型进行了优化，除去中间3～6层，增加了总线接口子层，这样构成现场总线通信系统模型。
二、现场总线通信模型与协议
二、现场总线的通信协议模型
总线模型可以分为以下几种：Profibus现场总线模型；
CAN现场总线模型；
LonWorks现场总线模型；
基金会现场总线模型。
二、现场总线的通信协议模型
系统结构的层次分：芯片(间)总线、(系统)内总线、(系统)外总线；
按其使用的范围来分，可分为计算机(包括外设)总线、测控总线(包括现场总线和仪器总线)和网络通信总线；
按其数据传送方式来分，有位并行传送总线和位串行传送总线。
并行传送总线中按其传送的数据总线宽度，又可分为8位、16位和32位总线等等。
三、总线的分类
总线技术之所以能得到迅速的发展．是由于计算机、测控系统等采用总线结构设计以后，系统设计、生产、使用和维护上具有很多优越性，概括起来有以下几点：①便于组织生产、便于维修、经济性好；
②简化系统设计、简化系统结构，提高系统可靠性；
③便于系统的扩充和更新、能得到多家厂商的支持等
组建自动测试系统，可增加测试系统的功能、提高测试效率、改善系统性能和测量准确度，获得明显的经济效益。
以组建VXI总线系统为例，首先,确定测试方案和测试系统组成;然后,进一步确定所需仪器、设备和对它们的性能要求。
四、VXI总线系统的组建
对工作速度要求较高的场合采用VXI总线系统，并行数据传箱总线的数据传输速度上限是40MB／s，本地总线的数据传输速度上限是1GB／s，虽然实用中也很难达到上限指标，但若系统中采用多微机分布式处理，可取得明显高于GPIB系统的速度。
VXI总线系统有很多优点和很强的适应性，用于小型便携的系统或器件数目较多的系统。
适应性、灵活性要求高的场合可选用VXI总线，其插入式结构，使它容易适应条件恶劣、需要高速更换仪器、部件的场合，例如比较适应战争环境、设备经常需要车船装载及野外操作的条件。
由于结构紧凑等原因，设备的平均无故障时间通常也明显高于分立台式仪。
四、VXI总线系统的组建
一、虚拟仪器概述虚拟技术的出现，改变了过去测试仪器必须由厂家制造、用户必须按规定程序操作而不能改变其功能的模式，用户可以充分发挥自己的才能、想象力，按自己的意愿随心所欲地设计自己的仪器系统，满足用户各种不同的应用需求，整个检测过程，不会产生对物理设备的损伤及耗费。
测试仪器体可分为四个阶段：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器
虚拟仪器传统仪器比较类别用户可灵活的定义扩展由生产者定义基本功能定义界面友好小且项目有限图形界面直接读取且可编辑、存储、输出、打印可读取但无法编辑数据读取、处理方便且可扩展有限其他设备连接相对低廉相对昂贵开发维护价格在于软件在于硬件技术重心开放性强且更新快捷功能固定、封闭、更新慢开放性及更新传统仪器与虚拟仪器综合比较
虚拟仪器由硬件和软件两部分组成；
虚拟仪器以透明的方式把计算机资源(如处理器、存储器及显示等)和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、通信以及图形化用户接口。
二、虚拟仪器的构成
从虚拟仪器功能上这三个基本模块输入：实现的是数据采集功能输出：数据输出功能数据处理：数据的生成、运算、管理和分析二、虚拟仪器的构成
三、LabVIEW技术及其特点NILabVIEW是美国NationalInstruments公司推出的一个图形化软件开发环境，LabVIEW8.20是最高版本的软件开发平台，NILabVIEW带有大量的内置功能，能够完成仿真、数据采集、仪器控制、测量分析和数据显示等任务。
它直观的图形化环境使开发更有效率，能集成上千种仪器和驱动，通过编译使系统性能达到最优化，并可与其他应用程序方便地连接
举例：虚拟温度测量流程图
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