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一、公共計(jì)量?jī)x器的概念與特征
1.系統(tǒng)集成和總線(xiàn)技術(shù) 一種情況是
,將儀器儀表設(shè)計(jì)成為ＰＣ機(jī)的Ｉ/Ｏ插卡
,直接插入計(jì)算機(jī)的Ｉ/Ｏ擴(kuò) 展槽中 ,這樣可將不同儀器儀表集成于一個(gè)系統(tǒng)
,大大降低成本 .典型的系統(tǒng)是以
ＰＣ機(jī)為基本框架平臺(tái) ,將存儲(chǔ)器、邏輯分析儀、任意函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬(wàn)用表、
頻率計(jì)以及各種類(lèi)型的專(zhuān)用器件、儀器等針對(duì)要求進(jìn)行功能取舍和優(yōu)化而集成為一
塊塊的儀器插卡 ,直接插入ＰＣ機(jī)的Ｉ/Ｏ擴(kuò)展槽中
,由此而組成具有多種功能的
集成化儀器儀表 .所有的這些儀器插卡均在符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的軟件支持下操作
,共享 計(jì)算機(jī)資源 .另一種則是做成具有總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的測(cè)試儀器的主機(jī)板
,在總線(xiàn)底板插槽 上插入模擬量輸入 /輸出、數(shù)字量輸入
/輸出、頻率或脈沖量輸入 /輸出等功能插
件 ,可組成具有不同規(guī)模和功能的測(cè)試系統(tǒng)
,測(cè)控機(jī)箱與計(jì)算機(jī)通過(guò)互連總線(xiàn)相連 ,各測(cè)試設(shè)備與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)相連
,從而構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng) .總線(xiàn)
技術(shù)在虛擬儀器中得以廣泛應(yīng)用 ,如在控制系統(tǒng)機(jī)箱底板中
,通常采用總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)有 :ＳＴＤ總線(xiàn)、ＣＡＭＡＣ總線(xiàn)和ＩＳＡ總線(xiàn)
(現(xiàn)已處于逐漸淘汰狀態(tài) );ＰＣＩ
、ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ、ＰＸＩ總線(xiàn)
;ＶＸＩ總線(xiàn)等 .測(cè)控機(jī)箱與計(jì)算機(jī)的互連
的總線(xiàn)有并行總線(xiàn) (如ＩＥＥＥ488通用接口總線(xiàn)和ＡＮＳＩＸ3
3 1 - 1 986Ｓ ＣＳＩ總線(xiàn)、ＭＸＩ總線(xiàn) ),串行總線(xiàn)
(如ＲＳ - 2 3 2Ｃ、ＲＳ - 485、ＵＳＢ
和ＩＥＥＥ1 3 94總線(xiàn) )等 .
2.濾波技術(shù)
從測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)采集到的信號(hào)中包含有對(duì)數(shù)據(jù)處理有用的信號(hào)、無(wú)用信號(hào)和噪聲
,濾波
的目的是從信號(hào)中提取有用的信號(hào) .在自動(dòng)測(cè)控儀器系統(tǒng)中濾波器廣泛地采用了模
擬和數(shù)字濾波兩種形式 .
模擬濾波器是一種選頻裝置 ,可使信號(hào)中指定的頻率成分通過(guò)
,其他頻率成分被衰 減 .模擬濾波器可分為有源和無(wú)源濾波兩種
,無(wú)源濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,但在多級(jí)使用 時(shí)
,由于級(jí)間耦合的影響 ,效果差 ,信號(hào)幅值逐級(jí)減弱
,因此 ,對(duì)于電壓、電骶鵟n較小的測(cè)試信號(hào)
,使用有源濾波器效果較好 .數(shù)字濾波指的是通過(guò)一定的計(jì)算機(jī)等
程序減少干擾的比重 ,提高信號(hào) /干擾比
.一般可分為時(shí)域?yàn)V波和頻域?yàn)V波 .常采
用的濾波方法有限幅濾波、中值濾波、算術(shù)平均濾波、去極值平均濾波、加權(quán)平均
濾波、遞推平均濾波和低通濾波等 .中值濾波的應(yīng)用非常廣泛
,它是對(duì)某一種被測(cè)
參數(shù)進(jìn)行若干次采樣 ,然后將這些采樣進(jìn)行排序
,選取中間位置的采樣值為有效值 ,其特點(diǎn)是在濾除隨機(jī)脈沖噪聲的同時(shí)
,能較好地保護(hù)信號(hào)細(xì)節(jié),為了滿(mǎn)足系統(tǒng)快
速性的要求 ,人們又提出了快速中值濾波的算法.為解決信號(hào)的非平均性
,人們提 出了自適應(yīng)濾波法,它是根據(jù)信號(hào)的特征
,自動(dòng)調(diào)整濾波器的結(jié)構(gòu) ,直接從原始輸
入信號(hào)出發(fā)進(jìn)行濾波 . 3 無(wú)紙記錄數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
由于測(cè)量過(guò)程中有大量的信息 ,如何以最少的數(shù)據(jù)記錄最大的信息量
,是個(gè)人儀器
系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的問(wèn)題 ,甚至是致命性的問(wèn)題
.在虛擬儀器中 ,由于計(jì)算機(jī)和
存儲(chǔ)設(shè)備的使用 ,可實(shí)現(xiàn)無(wú)紙記錄 ,具有存儲(chǔ)再現(xiàn)功能
. 4 數(shù)據(jù)處理技術(shù)
對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理不僅僅是作常規(guī)的分析計(jì)算
,而且包括特征參數(shù)的提取 .這些技
術(shù)的實(shí)現(xiàn)大多依賴(lài)于具體問(wèn)題的具體算法
.現(xiàn)代虛擬儀器大多帶有簡(jiǎn)單的“專(zhuān)家系
統(tǒng)” ,可以實(shí)時(shí)作出診斷. 5 中斷技術(shù)
由于測(cè)試中許多數(shù)據(jù)的采集需實(shí)時(shí)進(jìn)行
,故在虛擬儀器中廣泛采用中斷技術(shù)以滿(mǎn)足
各種實(shí)時(shí)測(cè)量的要求 .在某些專(zhuān)用測(cè)量?jī)x器中
,需周期性定時(shí)采集某些信號(hào)量 ,因 此 ,定時(shí)中斷技術(shù)得到了廣泛運(yùn)用
. 6 通道和虛擬通道技術(shù)
通道是一種專(zhuān)用處理部件 ,它能控制一臺(tái)或多臺(tái)外設(shè)工作
,負(fù)責(zé)外部設(shè)備和主存之 間的信息傳輸 ,它一旦被啟動(dòng)就能獨(dú)立于ＣＰＵ和通道并行操作
,而且ＣＰＵ和各
種外部設(shè)備也能并行操作 .早期的ＰＣ測(cè)試系統(tǒng)中廣泛采用通道技術(shù)
,隨著ＰＣ機(jī) 性能不斷提高 ,可編程器件的發(fā)展
,特別是ＣＰＵ性能的提高 ,軟件技術(shù)的發(fā)展
,越來(lái)越多地采用虛擬通道技術(shù) ,即由主ＣＰＵ承擔(dān)原來(lái)通道技術(shù)中專(zhuān)用處理部件
的部分功能 ,由ＣＰＵ和外部可編程器共同構(gòu)成虛擬通道
,這樣使自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的
硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)一步得到簡(jiǎn)化 . 7 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)
所謂多道程序就是在內(nèi)存中同時(shí)存放著幾道用戶(hù)程序
,系統(tǒng)為每道程序提供獨(dú)立的 工作環(huán)境 ,即獨(dú)立的存儲(chǔ)空間、獨(dú)立的文件和其它的系統(tǒng)資源
,以防止應(yīng)用程序間 的相互影響 ,并控制各道同步或異步運(yùn)行
,從而有效地處理多個(gè)隨機(jī)事件 . 8 交互式技術(shù)
ＰＣ機(jī)是一典型的交互式計(jì)算機(jī) ,因此基于ＰＣ的虛擬儀器一般具有交互性
,以便 于人工干預(yù)測(cè)試過(guò)程 ,使測(cè)試過(guò)程更具有靈活性
. 9 屏幕管理技術(shù) 多窗口圖形界面 ,圖形表格輸出
,可直觀(guān)操作和讀數(shù) . 1 0 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
虛擬儀器作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)
,以便上一級(jí)管理計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制 ,同時(shí)
利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可發(fā)展成為虛擬實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)中心
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