現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介
發(fā)布時(shí)間:2011/8/27 10:25:15 訪問(wèn)次數(shù):2598
現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng),主要包括智能儀器、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)儀器以及由它們組成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等內(nèi)容'融合了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技成果,實(shí)現(xiàn)了電子測(cè)試技術(shù)的自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等功能,適應(yīng)了現(xiàn)代科技發(fā)展的需求,成為現(xiàn)代電子制造最重要的技術(shù)領(lǐng)域之一。
1.智能儀器 GM76C256CLEFW55
(MCU)能儀器是用以形容新的一代測(cè)量?jī)x器,這類(lèi)儀器儀表中含有微處理器、單片計(jì)算機(jī)(Mcu)、復(fù)雜的可編程器件(CPLD)、系統(tǒng)級(jí)芯片(SoPC)或體積很小的微型機(jī),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成功能強(qiáng)大的測(cè)試儀器。智能儀器有時(shí)亦稱為內(nèi)含微處理器的儀器或基于微型機(jī)的儀器,“計(jì)算機(jī)就是儀器”的新概念即源于此。這類(lèi)儀器,因?yàn)楣δ茇S富又很靈巧,目前應(yīng)用非常廣泛。智能儀器基本結(jié)構(gòu)如圖7.3.6所示。
智能儀器與隨后出現(xiàn)的虛擬儀器都是計(jì)算機(jī)化的儀器,但智能儀器是計(jì)算機(jī)嵌入儀器,其外部形態(tài)是儀器,圖7.3.7是幾種常用智能測(cè)試儀器。
2.虛擬儀器 GMS97C54Q
虛擬儀器(virtual instrument,VI)足基于計(jì)算機(jī)的可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)試儀器功能的綜合測(cè)試平臺(tái),如圖7.3.8所示。虛擬儀器將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電子測(cè)試領(lǐng)域,利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和快速處理能力并擴(kuò)展普通儀器可以達(dá)到的功能。這種利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電子測(cè)量?jī)x器功能的 方式稱為“虛擬儀器”。
1)虛擬儀器簡(jiǎn)介
所謂“虛擬”,是指它不具有傳統(tǒng)儀器的電源、機(jī)殼、面板及顯示部件等,而是通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示器及鍵盤(pán)、鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)面板操作及顯示功能;對(duì)被測(cè)信號(hào)的輸入采集及調(diào)理轉(zhuǎn)換功能是由專(zhuān)門(mén)的插卡實(shí)現(xiàn)的。雖然虛擬儀器的核心部分是專(zhuān)用軟件,但對(duì)于電子測(cè)量而言,它具有傳統(tǒng)儀器一樣或超過(guò)的傳統(tǒng)儀器的功能和性能,是實(shí)實(shí)在在的儀器,“虛擬儀器”只是一種習(xí)慣稱謂。
虛擬儀器和此前的智能儀器雖然都是計(jì)算機(jī)化的儀器,但虛擬儀器是將儀器裝入計(jì)算機(jī),可以看作計(jì)算機(jī)的一種外部設(shè)備應(yīng)用,其外部形態(tài)是計(jì)算機(jī),核心技術(shù)是軟件'“軟件就是儀器”的新概念即源于此。
2)虛擬儀器的特點(diǎn)
(1)豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號(hào)分析、顯示、存儲(chǔ)、打印和其他管理集中交由計(jì)算機(jī)來(lái)處理。
(2)儀器由用戶自己定義。
(3)開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),使赍源的可重復(fù)利用率提高,功能易于擴(kuò)展,管理規(guī)范,生產(chǎn)、維護(hù)和開(kāi)發(fā)費(fèi)用降低。
(4)便于構(gòu)成復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)?赏ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測(cè)試系統(tǒng),進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試、監(jiān)控和診斷,可節(jié)約儀器購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)費(fèi)用。
3)虛擬儀器的類(lèi)型
虛擬儀器既然是“儀器”,與傳統(tǒng)儀器一樣,它同樣具有儀器的3個(gè)基本功能模塊一一
數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理和結(jié)果輸出(顯示、打印或控制信號(hào)等)。
根據(jù)虛擬儀器硬件模塊與計(jì)算機(jī)連接的接口,將虛擬儀器分為以下3類(lèi)。
(1)利用計(jì)算機(jī)接口
①Pc總線——插卡型虛擬儀器(DAQ儀器)。這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)虛擬儀器功能,又稱為DAQ(data acquisition)或PC-DAQ儀器。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便,缺點(diǎn)是受PC機(jī)箱和總線限制,機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高,插槽數(shù)目也不多等。
②并行口式虛擬儀器。
③USB/1394虛擬儀器。
④LXI儀器,即基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN)接口和總線的虛擬儀器。
(2)采用儀器專(zhuān)用接口
GPIB(general purpose interface bus)總線,即IEEE 488通用接口總線,是臺(tái)式儀器標(biāo)準(zhǔn)接口總線。由于傳輸速度低,目前正在被其他新的高效總線取代。
(3)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線方式
①VXI(VME bus extension for instrumentation)總線儀器 VME總線是一種工業(yè)微機(jī)的總線標(biāo)準(zhǔn),主要用于微機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)具有小型便攜、高速數(shù)據(jù)傳輸、模塊式結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組建靈活等;其缺點(diǎn)是組建VXI總絨要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器,造價(jià)比較高。
②PXI(PCI extensions for instrumentation)總線儀器 充分利用了當(dāng)前最普及的臺(tái)式計(jì)算機(jī)高速標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)-PCI。PXI是一個(gè)模塊化的平臺(tái),系統(tǒng)的物理主機(jī)是一個(gè)擁有2~31個(gè)槽位的機(jī)箱,有的機(jī)箱還帶有內(nèi)置的顯示器和鍵盤(pán)。PXI性能與VXI接近但造價(jià)比較低,使其具有良好發(fā)展前景。
圖7.3.9所示為虛擬儀器結(jié)構(gòu)形式示意圖。
3.網(wǎng)絡(luò)化儀器 GPS81800-263
網(wǎng)絡(luò)化儀器是適合在遠(yuǎn)程測(cè)控中使用的儀器。
網(wǎng)絡(luò)化儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與儀表技術(shù)相結(jié)合所產(chǎn)生的一種新型儀器。許多儀器儀表具有遠(yuǎn)程通信能力,近年正發(fā)生著許多新的、重要的變化,擴(kuò)展了Web技術(shù)的應(yīng)用,特別是擴(kuò)展了傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(TCP/IP)、瀏覽器和嵌套服務(wù)器的應(yīng)用。在虛擬儀器的基礎(chǔ)上,增加其登陸因特網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)瀏覽的功能,就可以實(shí)現(xiàn)基于Web的網(wǎng)絡(luò)化儀器功能;從這一角度講,基于Web的網(wǎng)絡(luò)化儀器是虛擬儀器技術(shù)的延伸與擴(kuò)展,圖7.3.10所示為虛擬儀器與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合示意圖。
與“計(jì)算機(jī)就是儀器”、“軟件就是儀器”的概念異曲同工,未來(lái)對(duì)于測(cè)試儀器來(lái)說(shuō),完全可以實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)就是儀器”。
網(wǎng)絡(luò)化儀器通過(guò)釋放系統(tǒng)的潛力,改變了測(cè)量技術(shù)的以往面貌,打破了在同一地點(diǎn)進(jìn)行采集、分析和顯示的傳統(tǒng)模式;依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù),人們已能夠和將能夠有效地控制遠(yuǎn)程儀器設(shè)備,在任何地方進(jìn)行采集、任何地方進(jìn)行分析、任何地方進(jìn)行顯示。
4.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
1)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的概念
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(auto matedtest system,ATS)是指邢些采用計(jì)算機(jī)控制,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試的系統(tǒng),也就是對(duì)那些能自動(dòng)完成激勵(lì)、測(cè)量、數(shù)據(jù)處理并顯示或輸出測(cè)試結(jié)果的一類(lèi)組合信息技術(shù)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)和科研中的大規(guī)模檢測(cè)和復(fù)雜系統(tǒng)測(cè)試的要求而發(fā)展起來(lái)的,具有高速度、高精度、多功能、多參數(shù)和寬測(cè)量范圍等眾多特點(diǎn)。工程上的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)往往針對(duì)一定的應(yīng)用領(lǐng)域和被測(cè)對(duì)象,并且常按應(yīng)用對(duì)象命名,例如彩色電視自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、手機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、飛機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和汽車(chē)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)關(guān)注的是系統(tǒng)的通用性、儀器互換性、測(cè)試程序移植性,即整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能,而不是單個(gè)測(cè)試設(shè)備。特別是科研開(kāi)發(fā)工作中的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),通用性具有重要意義,一套自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)不需要做較大的修改就可以用于不同領(lǐng)域的測(cè)試,從而節(jié)省了開(kāi)發(fā)新測(cè)試系統(tǒng)的成本。此外儀器互換性和測(cè)試程序的可移植性也是重要因素,使不同廠商開(kāi)發(fā)的具有同種功能的儀器進(jìn)行互換,完成某種測(cè)試功能的程序代碼在更換了測(cè)量?jī)x器后仍然可以利用,都是衡量自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)水平的重要指標(biāo)。
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可由多種計(jì)算機(jī)、儀器軟硬件構(gòu)成,圖7.3.11所示為一種基于虛擬儀器的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
2)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、可程控儀器(可程序控制的測(cè)量?jī)x器和設(shè)備等)、接口/適配器和軟件系統(tǒng)4個(gè)部分組成,如圖7.3.12所示。
3)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的常用故障診斷方法
(1)直接測(cè)量法直接測(cè)量被診斷對(duì)象有關(guān)的輸出量,如果超出正常變化范圍,則認(rèn)為對(duì)象已經(jīng)或?qū)⒁l(fā)生故障。這種方法簡(jiǎn)單易行,但容易出現(xiàn)故障的誤判和漏判。初期的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)多采用這種診斷方法,目前許多測(cè)試系統(tǒng)仍然采用。
(2)數(shù)學(xué)模型法針對(duì)測(cè)試對(duì)象建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型,測(cè)試時(shí)通過(guò)估計(jì)出系統(tǒng)的狀態(tài)并結(jié)合適當(dāng)模型進(jìn)行診斷,或者根據(jù)過(guò)程參數(shù)的變化特性結(jié)合適當(dāng)模型進(jìn)行診斷。這種方法實(shí)用性強(qiáng),能夠診斷系統(tǒng)中從未發(fā)生過(guò)的故障。但對(duì)于許多實(shí)際對(duì)象而言,數(shù)學(xué)模型的建立比較困難,且對(duì)于大型被診斷系統(tǒng)計(jì)算量大。
(3)故障字典法首先提取電路(系統(tǒng))在各種故障狀態(tài)下的電路特征,建立與故障一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的“字典”。系統(tǒng)工作時(shí),只要獲取電路(系統(tǒng))的實(shí)時(shí)特征,就可從故障字典中查出此時(shí)對(duì)應(yīng)的故障。該方法是模擬電路故障診斷最典型也是最有實(shí)用價(jià)值的方法。但由于測(cè)試工作量和字典容量,以及實(shí)際電路的容差、噪聲,字典法一般只作硬故障的診斷。
(4)故障樹(shù)診斷法許多系統(tǒng)的故障診斷常?梢詺w納為幾個(gè)大的頂級(jí)故障事件,針對(duì)每個(gè)頂級(jí)故障事件,逐級(jí)去查找故障位置,經(jīng)逐一排除后最終確定故障原因。目前,許多系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)都是這種診斷方法,由于故障樹(shù)的診斷方法類(lèi)似于人類(lèi)的思維方式,易于被接受和理解。
(5)專(zhuān)家系統(tǒng)診斷法通過(guò)知識(shí)獲取系統(tǒng)把具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家或從資料獲得的故障診斷知識(shí)存入知識(shí)庫(kù),當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí),推理機(jī)根據(jù)系統(tǒng)信息從知識(shí)庫(kù)中選擇適合的診斷規(guī)則,再通過(guò)輸入輸出系統(tǒng)為用戶提供解答。由于專(zhuān)家殺統(tǒng)可以保存領(lǐng)域?qū)<业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)并且可以不斷擴(kuò)充和完善,因而成為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)故障診斷的應(yīng)用最廣泛的方法。
(6)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是采用物理上可以實(shí)現(xiàn)的器件、系統(tǒng)或現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦的結(jié)構(gòu)和功能的人工系統(tǒng)。通過(guò)大量簡(jiǎn)單神經(jīng)元經(jīng)廣泛互聯(lián)構(gòu)成一種計(jì)算結(jié)構(gòu),在某種程度上可以模擬人腦生物神經(jīng)系統(tǒng)。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一定分析、推理和判斷能力,特別是自學(xué)能力,使其成為故障診斷的一種有效方法和手段,在實(shí)際系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用。
(7)正在發(fā)展的新型診斷法盡管已經(jīng)有上述多種故障診斷方法,但對(duì)于現(xiàn)代越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng),以及工業(yè)上要求高效率和低成本的工程測(cè)試,現(xiàn)有的方法并不盡如人意。科技界仍然在尋找和研究更好、更快、更準(zhǔn)的診斷法,將模糊數(shù)學(xué)理論與專(zhuān)家系統(tǒng)的融合以及將“小波分析”方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法已顯曙光。
現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng),主要包括智能儀器、虛擬儀器、網(wǎng)絡(luò)儀器以及由它們組成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等內(nèi)容'融合了現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高科技成果,實(shí)現(xiàn)了電子測(cè)試技術(shù)的自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等功能,適應(yīng)了現(xiàn)代科技發(fā)展的需求,成為現(xiàn)代電子制造最重要的技術(shù)領(lǐng)域之一。
1.智能儀器 GM76C256CLEFW55
(MCU)能儀器是用以形容新的一代測(cè)量?jī)x器,這類(lèi)儀器儀表中含有微處理器、單片計(jì)算機(jī)(Mcu)、復(fù)雜的可編程器件(CPLD)、系統(tǒng)級(jí)芯片(SoPC)或體積很小的微型機(jī),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成功能強(qiáng)大的測(cè)試儀器。智能儀器有時(shí)亦稱為內(nèi)含微處理器的儀器或基于微型機(jī)的儀器,“計(jì)算機(jī)就是儀器”的新概念即源于此。這類(lèi)儀器,因?yàn)楣δ茇S富又很靈巧,目前應(yīng)用非常廣泛。智能儀器基本結(jié)構(gòu)如圖7.3.6所示。
智能儀器與隨后出現(xiàn)的虛擬儀器都是計(jì)算機(jī)化的儀器,但智能儀器是計(jì)算機(jī)嵌入儀器,其外部形態(tài)是儀器,圖7.3.7是幾種常用智能測(cè)試儀器。
2.虛擬儀器 GMS97C54Q
虛擬儀器(virtual instrument,VI)足基于計(jì)算機(jī)的可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)試儀器功能的綜合測(cè)試平臺(tái),如圖7.3.8所示。虛擬儀器將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電子測(cè)試領(lǐng)域,利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和快速處理能力并擴(kuò)展普通儀器可以達(dá)到的功能。這種利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)電子測(cè)量?jī)x器功能的 方式稱為“虛擬儀器”。
1)虛擬儀器簡(jiǎn)介
所謂“虛擬”,是指它不具有傳統(tǒng)儀器的電源、機(jī)殼、面板及顯示部件等,而是通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示器及鍵盤(pán)、鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)面板操作及顯示功能;對(duì)被測(cè)信號(hào)的輸入采集及調(diào)理轉(zhuǎn)換功能是由專(zhuān)門(mén)的插卡實(shí)現(xiàn)的。雖然虛擬儀器的核心部分是專(zhuān)用軟件,但對(duì)于電子測(cè)量而言,它具有傳統(tǒng)儀器一樣或超過(guò)的傳統(tǒng)儀器的功能和性能,是實(shí)實(shí)在在的儀器,“虛擬儀器”只是一種習(xí)慣稱謂。
虛擬儀器和此前的智能儀器雖然都是計(jì)算機(jī)化的儀器,但虛擬儀器是將儀器裝入計(jì)算機(jī),可以看作計(jì)算機(jī)的一種外部設(shè)備應(yīng)用,其外部形態(tài)是計(jì)算機(jī),核心技術(shù)是軟件'“軟件就是儀器”的新概念即源于此。
2)虛擬儀器的特點(diǎn)
(1)豐富和增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器將信號(hào)分析、顯示、存儲(chǔ)、打印和其他管理集中交由計(jì)算機(jī)來(lái)處理。
(2)儀器由用戶自己定義。
(3)開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。虛擬儀器硬件和軟件都制定了開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),使赍源的可重復(fù)利用率提高,功能易于擴(kuò)展,管理規(guī)范,生產(chǎn)、維護(hù)和開(kāi)發(fā)費(fèi)用降低。
(4)便于構(gòu)成復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)?赏ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜的分布式測(cè)試系統(tǒng),進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試、監(jiān)控和診斷,可節(jié)約儀器購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)費(fèi)用。
3)虛擬儀器的類(lèi)型
虛擬儀器既然是“儀器”,與傳統(tǒng)儀器一樣,它同樣具有儀器的3個(gè)基本功能模塊一一
數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理和結(jié)果輸出(顯示、打印或控制信號(hào)等)。
根據(jù)虛擬儀器硬件模塊與計(jì)算機(jī)連接的接口,將虛擬儀器分為以下3類(lèi)。
(1)利用計(jì)算機(jī)接口
①Pc總線——插卡型虛擬儀器(DAQ儀器)。這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)虛擬儀器功能,又稱為DAQ(data acquisition)或PC-DAQ儀器。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便,缺點(diǎn)是受PC機(jī)箱和總線限制,機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高,插槽數(shù)目也不多等。
②并行口式虛擬儀器。
③USB/1394虛擬儀器。
④LXI儀器,即基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)(LAN)接口和總線的虛擬儀器。
(2)采用儀器專(zhuān)用接口
GPIB(general purpose interface bus)總線,即IEEE 488通用接口總線,是臺(tái)式儀器標(biāo)準(zhǔn)接口總線。由于傳輸速度低,目前正在被其他新的高效總線取代。
(3)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線方式
①VXI(VME bus extension for instrumentation)總線儀器 VME總線是一種工業(yè)微機(jī)的總線標(biāo)準(zhǔn),主要用于微機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)具有小型便攜、高速數(shù)據(jù)傳輸、模塊式結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組建靈活等;其缺點(diǎn)是組建VXI總絨要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器,造價(jià)比較高。
②I(PCI extensions for instrumentation)總線儀器 充分利用了當(dāng)前最普及的臺(tái)式計(jì)算機(jī)高速標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)-PCI。I是一個(gè)模塊化的平臺(tái),系統(tǒng)的物理主機(jī)是一個(gè)擁有2~31個(gè)槽位的機(jī)箱,有的機(jī)箱還帶有內(nèi)置的顯示器和鍵盤(pán)。I性能與VXI接近但造價(jià)比較低,使其具有良好發(fā)展前景。
圖7.3.9所示為虛擬儀器結(jié)構(gòu)形式示意圖。
3.網(wǎng)絡(luò)化儀器 GPS81800-263
網(wǎng)絡(luò)化儀器是適合在遠(yuǎn)程測(cè)控中使用的儀器。
網(wǎng)絡(luò)化儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與儀表技術(shù)相結(jié)合所產(chǎn)生的一種新型儀器。許多儀器儀表具有遠(yuǎn)程通信能力,近年正發(fā)生著許多新的、重要的變化,擴(kuò)展了Web技術(shù)的應(yīng)用,特別是擴(kuò)展了傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(TCP/IP)、瀏覽器和嵌套服務(wù)器的應(yīng)用。在虛擬儀器的基礎(chǔ)上,增加其登陸因特網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)瀏覽的功能,就可以實(shí)現(xiàn)基于Web的網(wǎng)絡(luò)化儀器功能;從這一角度講,基于Web的網(wǎng)絡(luò)化儀器是虛擬儀器技術(shù)的延伸與擴(kuò)展,圖7.3.10所示為虛擬儀器與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合示意圖。
與“計(jì)算機(jī)就是儀器”、“軟件就是儀器”的概念異曲同工,未來(lái)對(duì)于測(cè)試儀器來(lái)說(shuō),完全可以實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)就是儀器”。
網(wǎng)絡(luò)化儀器通過(guò)釋放系統(tǒng)的潛力,改變了測(cè)量技術(shù)的以往面貌,打破了在同一地點(diǎn)進(jìn)行采集、分析和顯示的傳統(tǒng)模式;依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù),人們已能夠和將能夠有效地控制遠(yuǎn)程儀器設(shè)備,在任何地方進(jìn)行采集、任何地方進(jìn)行分析、任何地方進(jìn)行顯示。
4.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
1)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的概念
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(auto matedtest system,ATS)是指邢些采用計(jì)算機(jī)控制,能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試的系統(tǒng),也就是對(duì)那些能自動(dòng)完成激勵(lì)、測(cè)量、數(shù)據(jù)處理并顯示或輸出測(cè)試結(jié)果的一類(lèi)組合信息技術(shù)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)和科研中的大規(guī)模檢測(cè)和復(fù)雜系統(tǒng)測(cè)試的要求而發(fā)展起來(lái)的,具有高速度、高精度、多功能、多參數(shù)和寬測(cè)量范圍等眾多特點(diǎn)。工程上的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)往往針對(duì)一定的應(yīng)用領(lǐng)域和被測(cè)對(duì)象,并且常按應(yīng)用對(duì)象命名,例如彩色電視自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、手機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、飛機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和汽車(chē)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)關(guān)注的是系統(tǒng)的通用性、儀器互換性、測(cè)試程序移植性,即整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能,而不是單個(gè)測(cè)試設(shè)備。特別是科研開(kāi)發(fā)工作中的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),通用性具有重要意義,一套自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)不需要做較大的修改就可以用于不同領(lǐng)域的測(cè)試,從而節(jié)省了開(kāi)發(fā)新測(cè)試系統(tǒng)的成本。此外儀器互換性和測(cè)試程序的可移植性也是重要因素,使不同廠商開(kāi)發(fā)的具有同種功能的儀器進(jìn)行互換,完成某種測(cè)試功能的程序代碼在更換了測(cè)量?jī)x器后仍然可以利用,都是衡量自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)水平的重要指標(biāo)。
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可由多種計(jì)算機(jī)、儀器軟硬件構(gòu)成,圖7.3.11所示為一種基于虛擬儀器的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
2)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、可程控儀器(可程序控制的測(cè)量?jī)x器和設(shè)備等)、接口/適配器和軟件系統(tǒng)4個(gè)部分組成,如圖7.3.12所示。
3)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的常用故障診斷方法
(1)直接測(cè)量法直接測(cè)量被診斷對(duì)象有關(guān)的輸出量,如果超出正常變化范圍,則認(rèn)為對(duì)象已經(jīng)或?qū)⒁l(fā)生故障。這種方法簡(jiǎn)單易行,但容易出現(xiàn)故障的誤判和漏判。初期的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)多采用這種診斷方法,目前許多測(cè)試系統(tǒng)仍然采用。
(2)數(shù)學(xué)模型法針對(duì)測(cè)試對(duì)象建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型,測(cè)試時(shí)通過(guò)估計(jì)出系統(tǒng)的狀態(tài)并結(jié)合適當(dāng)模型進(jìn)行診斷,或者根據(jù)過(guò)程參數(shù)的變化特性結(jié)合適當(dāng)模型進(jìn)行診斷。這種方法實(shí)用性強(qiáng),能夠診斷系統(tǒng)中從未發(fā)生過(guò)的故障。但對(duì)于許多實(shí)際對(duì)象而言,數(shù)學(xué)模型的建立比較困難,且對(duì)于大型被診斷系統(tǒng)計(jì)算量大。
(3)故障字典法首先提取電路(系統(tǒng))在各種故障狀態(tài)下的電路特征,建立與故障一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的“字典”。系統(tǒng)工作時(shí),只要獲取電路(系統(tǒng))的實(shí)時(shí)特征,就可從故障字典中查出此時(shí)對(duì)應(yīng)的故障。該方法是模擬電路故障診斷最典型也是最有實(shí)用價(jià)值的方法。但由于測(cè)試工作量和字典容量,以及實(shí)際電路的容差、噪聲,字典法一般只作硬故障的診斷。
(4)故障樹(shù)診斷法許多系統(tǒng)的故障診斷常?梢詺w納為幾個(gè)大的頂級(jí)故障事件,針對(duì)每個(gè)頂級(jí)故障事件,逐級(jí)去查找故障位置,經(jīng)逐一排除后最終確定故障原因。目前,許多系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)都是這種診斷方法,由于故障樹(shù)的診斷方法類(lèi)似于人類(lèi)的思維方式,易于被接受和理解。
(5)專(zhuān)家系統(tǒng)診斷法通過(guò)知識(shí)獲取系統(tǒng)把具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家或從資料獲得的故障診斷知識(shí)存入知識(shí)庫(kù),當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí),推理機(jī)根據(jù)系統(tǒng)信息從知識(shí)庫(kù)中選擇適合的診斷規(guī)則,再通過(guò)輸入輸出系統(tǒng)為用戶提供解答。由于專(zhuān)家殺統(tǒng)可以保存領(lǐng)域?qū)<业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)并且可以不斷擴(kuò)充和完善,因而成為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)故障診斷的應(yīng)用最廣泛的方法。
(6)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是采用物理上可以實(shí)現(xiàn)的器件、系統(tǒng)或現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦的結(jié)構(gòu)和功能的人工系統(tǒng)。通過(guò)大量簡(jiǎn)單神經(jīng)元經(jīng)廣泛互聯(lián)構(gòu)成一種計(jì)算結(jié)構(gòu),在某種程度上可以模擬人腦生物神經(jīng)系統(tǒng)。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一定分析、推理和判斷能力,特別是自學(xué)能力,使其成為故障診斷的一種有效方法和手段,在實(shí)際系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用。
(7)正在發(fā)展的新型診斷法盡管已經(jīng)有上述多種故障診斷方法,但對(duì)于現(xiàn)代越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng),以及工業(yè)上要求高效率和低成本的工程測(cè)試,現(xiàn)有的方法并不盡如人意?萍冀缛匀辉趯ふ液脱芯扛、更快、更準(zhǔn)的診斷法,將模糊數(shù)學(xué)理論與專(zhuān)家系統(tǒng)的融合以及將“小波分析”方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法已顯曙光。
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