虚拟仪器技术.
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1、本课程的教学安排 讲课：24学时 上机：24学时 学分：3主要教学目的： 1、了解虚拟仪器的原理与技术 2、掌握虚拟仪器设计及软件编程No Measurement, No Science.No Measurement, No Science.No Science, No Industry.No Science, No Industry.No Industry, No Pollution.No Industry, No Pollution.机械式测量仪器机械式测量仪器模拟式电子测量仪器模拟式电子测量仪器模拟电子技术的发展模拟电子技术的发展数字式电子测量仪器数字式电子测量仪器数字电子技术的发展数字
2、电子技术的发展可程控仪器可程控仪器 计算机技术的发展计算机技术的发展模块式仪器模块式仪器虚拟仪器虚拟仪器软件技术的发展软件技术的发展个人仪器个人仪器个人计算机的发展个人计算机的发展嵌入式技术的发展嵌入式技术的发展智能仪器智能仪器 智能传感器智能传感器 计算机网络技术的发展计算机网络技术的发展现场总线仪器现场总线仪器网络化仪器网络化仪器网络化传感器网络化传感器虚拟仪器测试系统虚拟仪器测试系统测试技术的发展测试技术的发展一、机械式测量仪器一、机械式测量仪器时间的测量（计时器）时间的测量（计时器） 利用地球自转时日照的阴影来确定时间。利用地球自转时日照的阴影来确定时间。日日 晷晷 利用流体从小孔中匀
3、速等量的流动特性来利用流体从小孔中匀速等量的流动特性来确定时间。确定时间。沙漏计时器沙漏计时器 利用利用单摆单摆运动的等时性来确定时间。运动的等时性来确定时间。单摆运动单摆运动摆钟摆钟 利用利用游丝游丝摆动的等时性来确定时间。摆动的等时性来确定时间。游丝游丝机械钟机械钟机械手表机械手表机械秒表机械秒表温度的测量（温度计）温度的测量（温度计） 利用液体利用液体热胀冷缩热胀冷缩的原理来确定温度。的原理来确定温度。酒精温度计酒精温度计水银温度计水银温度计 利用金属簧片利用金属簧片热胀冷缩热胀冷缩的原理来确定温度。的原理来确定温度。金属温度计金属温度计力和质量的测量力和质量的测量 利用利用杠杆杠杆的平
4、衡原理来确定力和质量。的平衡原理来确定力和质量。杆秤杆秤地磅地磅天平天平物理天平物理天平分析天平分析天平 利用金属的利用金属的弹性形变弹性形变原理来确定力和质量。原理来确定力和质量。弹簧秤弹簧秤台秤台秤体重计体重计压力表压力表数的计量（计数器）数的计量（计数器）手动计数器手动计数器水表水表燃气表燃气表电度表电度表二、模拟式电子测量仪器二、模拟式电子测量仪器 出现于出现于20世纪初，伴随着电子技术的发世纪初，伴随着电子技术的发展而发展。测量、读数由人工完成，人为误展而发展。测量、读数由人工完成，人为误差和系统误差较大，且效率低，功能单一。差和系统误差较大，且效率低，功能单一。时间的测量时间的测量
5、 时间的确定由电子方式实现，时间的显时间的确定由电子方式实现，时间的显示由机械方式实现。示由机械方式实现。 即利用即利用石英晶体石英晶体的固有振荡频率来产生的固有振荡频率来产生等时间隔的脉动电流，电生磁，磁生力，力等时间隔的脉动电流，电生磁，磁生力，力驱动指针来显示时间。驱动指针来显示时间。石英晶振石英晶振石英手表石英手表石英钟石英钟电参数的测量电参数的测量 采用采用电磁感应电磁感应的原理，将各类电参数的的原理，将各类电参数的测量感应为电流，电生磁，磁生力，力驱动测量感应为电流，电生磁，磁生力，力驱动表盘指针来显示读数，或驱动表盘指针来显示读数，或驱动CRT的电子束的电子束来显示曲线。来显示曲
6、线。电磁感应式的电压测量电磁感应式的电压测量大电阻大电阻待测电压待测电压表头表头电磁感应式的电流测量电磁感应式的电流测量小电阻小电阻待测电流待测电流表头表头小电阻小电阻电磁感应式的电阻测量电磁感应式的电阻测量待测电阻待测电阻电阻电阻表头表头直流电源直流电源英国老式指针万用表英国老式指针万用表指针万用表指针万用表钳型指针万用表钳型指针万用表指针式交流毫伏表指针式交流毫伏表指针式超高频毫伏表指针式超高频毫伏表指针式接地电阻测试仪指针式接地电阻测试仪指针式绝缘电阻测试仪指针式绝缘电阻测试仪CRT方式的信号波形显示方式的信号波形显示电子枪偏转系统X偏转板Y偏转板灯丝辉度调节聚焦调节辅助聚焦荧光屏模拟示
7、波器模拟示波器模拟式频谱分析仪模拟式频谱分析仪频率特性测试仪频率特性测试仪晶体管图示仪晶体管图示仪电信号的产生电信号的产生高频信号发生器高频信号发生器低频信号发生器低频信号发生器电视信号发生器电视信号发生器三、数字式电子测量仪器三、数字式电子测量仪器 出现于出现于20世纪世纪50年代，伴随着年代，伴随着数字电路数字电路技术、技术、传感器传感器技术以及技术以及模模/数转换数转换技术的发技术的发展而发展。数字测量仪器取代模拟测量仪器展而发展。数字测量仪器取代模拟测量仪器成为发展趋势，不仅测量精度、分辨率和测成为发展趋势，不仅测量精度、分辨率和测量速度有了很大的提高，而且为实现自动化量速度有了很大的
8、提高，而且为实现自动化测试奠定基础。测试奠定基础。 时间的测量时间的测量 时间的确定采用电子计时方式（晶振）时间的确定采用电子计时方式（晶振）来实现，并采用数码管、液晶来进行时间的来实现，并采用数码管、液晶来进行时间的数字显示。数字显示。电子手表电子手表电子秒表电子秒表电子钟电子钟数字式毫秒计数字式毫秒计模模/数转换技术是模拟仪器数字化的基础数转换技术是模拟仪器数字化的基础采样采样关键指标为采样速率采样速率 10000000 10110001 11011011 11110110 11111111 11110110 11011011 10110001 10000000 01001111 0010
9、0101 00001010 00000000 00001010 00100101 01001111 10000000量化量化关键指标为量化等级量化等级即分辨率分辨率分辨率设为8位模拟信号模拟信号模模/数转换的方式数转换的方式 双积分式双积分式A/D变换变换 逐次比较式逐次比较式A/D变换变换 高速并行式高速并行式A/D变换变换数字式测量仪器的基本模型数字式测量仪器的基本模型被测对象被测对象传感器传感器物理信号物理信号模模/数转换数转换模拟电信号模拟电信号数据处理数据处理数字电信号数字电信号数据显示数据显示/存储存储温度的测量温度的测量 利用利用温度传感器温度传感器将温度感应为模拟电信号，将温度
10、感应为模拟电信号，再由再由模模/数变换数变换为数字电信号，并采用数码管、为数字电信号，并采用数码管、液晶来进行温度的数字显示。液晶来进行温度的数字显示。温度传感器温度传感器数字温度计数字温度计数字式温度表数字式温度表笔式数字温度计笔式数字温度计带温度测试的电子台历带温度测试的电子台历 利用物理的温度与其发出的红外线强度成利用物理的温度与其发出的红外线强度成正比的原理，通过正比的原理，通过红外传感器红外传感器将红外线感应将红外线感应为模拟电信号，再由为模拟电信号，再由模模/数变换数变换为数字电信号。为数字电信号。红外传感器红外传感器便携式红外测温仪便携式红外测温仪手握式红外测温仪手握式红外测温仪
11、笔式红外测温仪笔式红外测温仪力的测量力的测量 利用利用压力传感器压力传感器将力感应为模拟电信号，将力感应为模拟电信号，再由再由模模/数变换数变换为数字电信号。为数字电信号。压力传感器压力传感器电子台秤电子台秤电子地磅电子地磅电子天平电子天平电子吊秤电子吊秤数字式体重计数字式体重计数字式压力表数字式压力表数的计量数的计量电子计数器电子计数器通用电子计数器通用电子计数器菌落计数器菌落计数器台式空气尘埃粒子计数器台式空气尘埃粒子计数器手持式空气尘埃粒子计数器手持式空气尘埃粒子计数器液体粒子计数器液体粒子计数器血液分析仪血液分析仪电参数的测量电参数的测量 通过通过模模/数变换数变换将模拟电信号转换为数
