测量的基本第十三章智能测试系统
智能水平测量系统设计与实现
智能水平测量系统设计与实现随着社会经济的不断发展，现代化的生产和生活方式越来越多地依赖于高科技产品的使用。
水平测量是现代生产中最基础也是最重要的工作之一。
因此，智能水平测量系统的设计和实现对于促进生产和生活的发展至关重要。
一、需求分析设计智能水平测量系统前，我们首先需要进行需求分析。
在进行需求分析的过程中，我们需要考虑许多因素，如环境、使用者、使用场景等等。
我们还需要考虑系统应该拥有哪些基本功能和技术指标。
基本功能：1.自动校准：该系统应具有可靠的自动校准功能，可确保测量结果的准确性。
2.实时监测：该系统应该具有实时监测功能，以便使用者随时了解测量结果并及时调整操作。
3.数据存储：该系统应该具有数据存储功能，可存储测量结果和操作记录。
技术指标：1.测量精度：系统的测量精度应该达到国际标准，并具备满足实际应用需求的精确度。
2.耐用性：该系统应该具有抗震、耐高温、耐低温等特性，保证在各种恶劣环境中的正常工作。
3.可靠性：该系统应该具有较高的可靠性，能够在运行过程中及时发现故障并进行修复和维护。
二、系统架构设计智能水平测量系统的架构应该具有以下几个模块：1.硬件模块：传感器、处理器、通信模块、电源模块和外壳模块等。
2.软件模块：嵌入式操作系统、驱动程序、应用软件和数据处理软件等。
三、系统实现当我们已经完成需求分析和系统架构设计后，便可开始进行系统实现。
系统实现包括硬件部分和软件部分的开发。
1.硬件部分：硬件部分包括大众放大器AD623（获得输入信号）、单片机（MCU）、Wi-Fi 模块和电源供应模块等。
其中，大众放大器AD623可以放大输入信号，并将信号转化为数字信号后传输给单片机处理。
单片机（MCU）使用AD623放大后的信号进行计算，并将计算结果发送到Wi-Fi模块，然后通过Wi-Fi模块将数据传输给服务器。
2.软件部分：软件部分包括嵌入式操作系统、驱动程序、应用软件和数据处理软件等。
嵌入式操作系统负责管理系统的各种硬件组件，控制系统的各项功能。
自动化测量系统及方法
自动化测量系统及方法一、引言自动化测量系统及方法是一种利用计算机技术和传感器等设备对物体进行测量和数据处理的系统。
该系统能够实现对物体的尺寸、形状、重量、温度等多个参数进行自动化测量，并将测量结果进行可视化、存储和分析。
本文将详细介绍自动化测量系统及方法的工作原理、应用场景以及相关技术。
二、工作原理自动化测量系统由硬件设备和软件程序组成。
硬件设备包括传感器、执行机构、控制器等，用于采集物体的测量数据和控制测量过程。
软件程序通过与硬件设备的交互，实现测量数据的处理、分析和展示。
1. 传感器传感器是自动化测量系统的核心组件，用于感知物体的各种参数。
常见的传感器包括光学传感器、压力传感器、温度传感器等。
传感器将感知到的信号转化为电信号，并传输给控制器进行处理。
2. 执行机构执行机构用于控制物体在测量过程中的位置和姿态。
常见的执行机构包括电机、气缸等。
通过控制执行机构的运动，可以实现对物体的精确定位和调整。
3. 控制器控制器是自动化测量系统的核心控制单元，负责接收传感器的信号、控制执行机构的运动以及处理测量数据。
控制器通常由嵌入式系统或计算机实现，可以根据预设的算法和参数，对测量过程进行自动化控制和调整。
4. 软件程序软件程序是自动化测量系统的核心部分，用于实现测量数据的处理、分析和展示。
软件程序通常具有图形用户界面，用户可以通过界面设定测量参数、查看测量结果，并进行数据分析和报表生成。
三、应用场景自动化测量系统及方法在各个领域都有广泛的应用，例如制造业、医疗、环境监测等。
1. 制造业在制造业中，自动化测量系统可以用于产品的质量控制和检测。
通过对产品的尺寸、形状等参数进行自动化测量，可以实现对产品质量的快速评估和调整。
2. 医疗自动化测量系统在医疗领域中可以用于对患者的生理参数进行监测和记录。
例如，通过心电图仪等设备对患者的心电信号进行自动化测量，可以实时监测患者的心脏健康状况。
3. 环境监测自动化测量系统可以用于环境监测领域，例如对空气质量、水质等参数进行自动化测量和分析。
第13章 自动测试系统
4.组建GPIB系统的产品 组建GPIB自动测试系统的产品可分为三大类: ① 程控仪器类。它由带GPIB接口的各类程控 仪器组成，近年来推出的稍高档的产品都带有PIB 接口，所以这类产品数量最多。 ② 控制系统类，主要包括GPIB控制器及其配 套软件或驱动器和测试系统生成平台，这一类是 所有组建GPIB自动测试系统所必需的产品。 ③ 测试软件开发平台类
②开关元件技术 单个开关元件主要有电磁机械继电器和固态 继电器两种。电磁机械继电器是靠电流通过电磁 线圈产生引力让两片金属接触，从而在物理上实 现开和关的；固态继电器则是利用半导体器件， 通过控制栅极和漏极间的电压让两者间的电阻达 到最小或最大，从而起到开关作用的模拟加法总 线：为相加总线，任何模块都能驱动或接收它的 信息，也可使各模块输出叠加，合成复杂的波形 信号。
高电平信号和低电平信号要尽可能地分开。 应该仔细检查包括电缆、连接器的引脚，甚至 开关模块内部连线在内的整个信号路径，所有 没有使用的线都要接地并布置在敏感信号路径 之间。 开关网络一般是电缆和连接器的总和。电 缆电容的大小随着其长度的增加而增大，因此 在满足维修和工作空间要求的前堤下，电缆应 尽可能短。也可以用无源补偿网络减小总的电 缆电容的大小，匹配的电缆长度要在实际中严 格测试。为减小噪声，高电平信号和低电平信 号不要公用电缆，不用的连接器要接地，电缆 屏蔽点要控制在自己的连接器引脚上。
二元梯（Binary Ladder）是一种常用的开关 组成形式，因为每个时刻只有一个元件被连接， 它保证了安全传输，并隔离了电容及所有无用信 号通道的反射，是高频应用时的良好选择。 全矩阵开关允许任何两点互连，是开关拓扑 中最灵活的一种。但是它也有一些较严重的缺点： 首先是信号整体的损耗，随着开关矩阵的增大， 电容、串扰反射和阻抗不匹配会显著增加，与多 路系统相比，带宽明显降低；第二是它需要更多 的继电器，这不仅增大了成本也增加了出错率； 第三是安全性，因为矩阵中每个点可与任意其他 点相连。
自动化测量系统及方法
自动化测量系统及方法一、引言自动化测量系统及方法是一种基于先进技术的测量系统，通过使用计算机、传感器和控制器等设备，实现对物理量的自动测量和数据处理。
本文将详细介绍自动化测量系统的基本原理、系统组成、工作流程以及方法的应用。
二、系统组成1. 传感器：自动化测量系统中的关键组件之一，用于将待测量的物理量转化为电信号。
2. 信号调理电路：用于放大、滤波和增强传感器输出的电信号，以提高测量精度。
3. 数据采集卡：负责将信号调理电路输出的摹拟信号转换为数字信号，并将其传输给计算机。
4. 计算机：作为系统的核心控制单元，负责接收、处理和存储测量数据，并实现数据的可视化和分析。
5. 控制器：用于控制测量系统的工作状态，包括启动、住手、调整等操作。
三、工作流程1. 传感器测量：传感器将待测量的物理量转化为电信号，并将其传输给信号调理电路。
2. 信号调理：信号调理电路对传感器输出的电信号进行放大、滤波和增强等处理，以提高测量精度。
3. 数字化处理：数据采集卡将信号调理电路输出的摹拟信号转换为数字信号，并将其传输给计算机。
4. 数据处理：计算机接收并处理数字信号，实现对测量数据的存储、可视化和分析。
5. 控制操作：通过控制器对测量系统进行启动、住手、调整等操作，以实现对测量过程的控制和调节。
四、方法的应用1. 温度测量：利用温度传感器实时测量环境温度，并通过自动化测量系统将数据传输给计算机进行处理和分析。
可以应用于气象、工业生产等领域。
2. 压力测量：通过压力传感器测量管道或者容器中的压力变化，并将测量结果传输给计算机进行实时监测和控制。
可以应用于石油、化工等行业。
3. 流量测量：利用流量传感器测量液体或者气体的流量，并通过自动化测量系统实现对流量的监测和控制。
可以应用于供水、供气等领域。
4. 位移测量：通过位移传感器测量物体的位移变化，并将测量结果传输给计算机进行分析和处理。
可以应用于机械创造、建造等行业。
5. 光学测量：利用光学传感器测量光线的强度、波长等参数，并通过自动化测量系统实现对光学信号的分析和处理。
智能测试仪器与系统PPT课件
设计项目简介
7、数字电表设计 • 利用单片机设计一数字电表，利用光电耦合器件，实时统计用户使用的电量。要求电表
具有实时时钟、液晶显示的功能，可根据不同用电的时间段实现不同电费的计算： 如用电高峰期18：00-23：00电费为0.7元/千瓦时； 其他时间段为0.5元/千瓦时。 电表可存储日电量及电费数据、月电量及电费数据、电表编号等，可通过RS232或红
光电系微机实验系统介绍
光电系微机实验系统介绍
设计项目简介
1、LED正向伏安特性（V-I）自动测试系统
• 构建一个最小51单片机小系统，能自动检测LED的正向伏安特性曲线， LED的正向伏安特性曲线如下。系统测试过程如下：1）LED放置，接入 电路；2）启动测试，单片机控制DAC输出递增的电压，同时通过ADC采 集电流信息；3）扫描完毕，将数据存入内部RAM，并以两种方式之一输 出：液晶显示屏或示波器。
实验内容简介
2. 信号发生器设计实验
A. 编写程序在液晶显示屏上显示自己的学号和姓名；在液晶显示屏上如何显示任意图形？
B. 基于LTC1446 编写D/A转换子程序，输出频率为50Hz，Vpp=5V的锯齿波，并将波 形显示于液晶显示屏上。
• 涉及内容：点阵式LCD显示屏编程与应用；
•
串行D/A转换器TLC1446的应用；
开发实验板介绍 人机接口设计-1 人机接口设计-2
总线技术与应用 微机系统的可靠性设计
周五上课时间部分同学答辩； 考试周部分同学答辩。
理论学时 4
（王立强老师）
4
（王立强老师）
4
2 2 2 2
第13章_地下工程测量
如下图所示，地下导线有n条边，平均边长为S，在不加测陀螺方位 角时，导线终点n的横向误差估计公式为：
mq2
m2
(ns)2
m2
2
s2
n(n 1)(2n 1) 6
当在导线上均匀地加测了 个陀螺方位角时，则产生k条方位角附合导 线。导线终点的横向误差估算公式（推导从略）如下：
在短边进行角度测量时，应尽可能减小仪器和目标的对中误差影响 ；
当测距时，应注意镜头和棱镜不要有水雾，当洞内水汽、粉尘浓度 较大时，应停止测距；
洞内有瓦斯时，应采用防暴全站仪；
对于螺旋形巷道，因不能形成长边导线，每次向前延伸时，都应从 洞外复测，在导线点无明显位移时，取点位的均值。
13.2.3.2加测陀螺方位角的地下导线测量
独立影响：
则：M q
m2 1
m2 2
m2 3
设：m1 m 2 m 3 mq
则：m q
Mq
3
0.58M q
(2)当通过两个竖井联系时
设竖井联系测量误差而引起的横向贯通误差为m 4、m 5
则：mq
Mq
5
0.45M q
(3)当通过这一个竖井联系时
则mq
Mq
GPS网测量误差所引起隧道贯通误差，可以采用两种方法估算。 1、最弱点误差法。对GPS网作一点一方向的最小约束平差，一般以 洞口点为已知点，垂直于贯通面的轴线方向为X轴方向，由此可推求得 洞口点到另一洞口点的方位角，将其作为已知方位角。GPS网平差后， 可将最弱点Y坐标中误差作为GPS网测量误差的横向贯通误差影响值。 2、权函数法。与洞外地面边角网相似，可将GPS网视为边角全测的 网或全测边和方位角的网。按前面地面边角网间接平差求未知数函数精 度的方法，可估算横向贯通误差影响值。只要给出进、出口点及其定向 点的近似坐标、贯通点的设计坐标以及贯通面的方位角等信息，即可通 过模拟GPS网的观测值和平差计算得到横向贯通误差影响值。
第十三章 测量管理体系
2、测量设备的计量特性是测量设备固 有的影响测量结果的可区分特性 。
测量设备的计量特性常常是通过校准 （或几次校准）确定这些特性的量值 或范围。要想得到测量设备的特性， 不仅取决于制造厂商标明的测量设备 的技术指标，而更应取决于对测量设 备的校准过程。制造者声称的性能指 标并不一定是测量设备的计量特性， 只有通过校准才确定得到这些设备的 计量特性。这种校准必须是用测量标 准装置进行的，并能够溯源到国家和 国际计量标准上。
注3：预期使用要求包括：测量范围、 分辨力、最大允许误差等。
计量确认是保证测量设备准确可靠 的管理要求。根据定义，所有的 测量设备都应被计量确认。也就 是说所有的测量设备都应通过校 准、检定、验证和各种必要的调 整或维修及随后的再校准，并与 设备预期使用的计量要求相比较 以及所要求的封印或标签等方式 进行管理。
二、测量过程
GB／T 19022－2003标准对测量过程的 定义是：确定量值的一组操作。
测量的定义是：以确定量值为目的的一 组操作。从定义可以看出“测量”与 “测量过程”的定义相同。但是“测 量”强调的是确定量值；“测量过程” 强调的是采用过程方法进行测量。
过程方法是指：系统地识别并管理所采 用的过程以及过程的相互作用。
（1）顾客的计量要求（CMR）
顾客的计量要求是顾客根据相应的产品 质量和生产过程规定的测量要求转化 而来。因而取决于被测量的技术规范。 CMR包括在验证产品符合顾客提出的 质量技术规范以及生产过程技术参数 控制及它的相关方要求输人而产生。 CMR可用最大允许误差或操作限制等 方式表述 。
（2）测量设备的计量特性 （MEMC）
1）制定分析与改进的程序
计量职能部门应制定并执行对测量管理 体系的监测、分析和改进的程序。以 便保证测量管理体系符合本标准，不 断完善测量管理体系。
自动化测量系统及方法
自动化测量系统及方法一、引言自动化测量系统是一种利用计算机技术和自动控制技术，实现对物理量、化学量、电信号等各种测量对象进行自动化测量和数据处理的系统。
本文将详细介绍自动化测量系统的基本原理、组成部份以及应用方法。
二、系统原理自动化测量系统的基本原理是将待测量的物理量、化学量或者电信号转换为电信号，并通过传感器采集到计算机系统中进行处理和分析。
系统通过控制器对测量对象进行控制，实现自动化测量和数据采集。
三、系统组成部份1. 传感器：传感器是自动化测量系统的核心部件，用于将待测量的物理量、化学量或者电信号转换为电信号。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
2. 信号调理电路：信号调理电路用于对传感器输出的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，以确保测量结果的准确性和稳定性。
3. 数据采集卡：数据采集卡是连接传感器和计算机的接口设备，用于将传感器输出的电信号转换为计算机可识别的数字信号，并通过计算机系统进行数据采集和处理。
4. 控制器：控制器是自动化测量系统中的重要组成部份，用于对测量对象进行控制和调节。
控制器可以根据测量结果进行自动控制，实现自动化测量和控制。
5. 计算机系统：计算机系统是自动化测量系统的核心，用于数据采集、处理和分析。
计算机系统可以通过编程实现自动化测量任务，并提供友好的用户界面供操作人员使用。
四、系统应用方法1. 温度测量：利用温度传感器对待测温度进行测量，通过信号调理电路将传感器输出的电信号转换为计算机可识别的数字信号，然后通过计算机系统进行数据采集和处理，最终得到准确的温度测量结果。
2. 压力测量：利用压力传感器对待测压力进行测量，通过信号调理电路将传感器输出的电信号进行放大和滤波处理，然后通过数据采集卡将电信号转换为数字信号，最终通过计算机系统进行数据采集和处理，得到准确的压力测量结果。
3. 光电测量：利用光电传感器对待测光强进行测量，通过信号调理电路将传感器输出的电信号进行放大和线性化处理，然后通过数据采集卡将电信号转换为数字信号，最终通过计算机系统进行数据采集和处理，得到准确的光强测量结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
虚拟仪表特点
1. 软件是核心 2. 灵活性和可扩展性
3. 性价比高 4. 良好的人机界面
5. 与其他设备互联的能力
虚拟仪器和传统仪器的比较
虚拟仪器 开发和维护费用低 技术更新周期短 （0.5～1年） 软件是关键 价格 传统仪器 开发和维护费用高 技术更新周期长（5～ 10年） 硬件是关键 低价格昂贵
第十三章 智能测试系统
13 智能测试系统
智能测试概述 智能测试系统的组成 网络化测试系统 虚拟仪器 智能测试系统设计的基本要求及方法 智能测试系统的应用实例
13.1 智能测试概述
仪器仪表的总趋势是数字化、智能化、网络
化和微型化。科学测试仪器已普遍具有自补 偿、自诊断、故障处理等功能。
生产过程测量控制仪表及系统的发展主流是：
13.4
虚拟仪器
虚拟仪器概述 虚拟仪器VI（Virtual Instrument）是20世纪
80年代末出现的一种测量仪器，当时最具代 表性的产品系列是基于美国国家仪器公司 NI(National Instruments)的LabVIEW图形化 编程语言作为开发平台，以通用计算机作为 系统控制器、由软件来实现人机交换和大部 分仪表功能的一种计算机仪表系统。
3)多通道在线检测中的关键技术
(1)系统硬件设计 本系统通过16位A/D变换器，将模拟信号被转换为数字信号。本系统
的现场数据采集是由单片机为核心器件的数据接口箱完成的，数字信 号由接口箱再传给计算机。由于实验现场工作环境恶劣，极易受电气 设备起停引起的辐射干扰。因此除了在系统中采取了严格屏蔽，良好 接地、滤波等硬件抗干扰措施外，还采取了数字滤波技术，以保证系 统长期运行稳定，工作可靠。 (2)系统软件设计 本数据采集系统控制软件在Windows操作系统下运行，软件主要功能有： ① 用户能方便地设置各种参数； ② 能以表格形式显示各检测点的实时数据； ③ 能以曲线方式显示检测点参数的实时变化； ④ 能将测试数据存盘、回放； ⑤ 能以表格、曲线方式打印各测点的数据； ⑥ 能将测试数据转入WORD文档另作处理。
虚拟仪器和传统仪器的比较
开发灵活与计算机同步， 可重复使用和重复配置 可用网络联络周边各仪 器 用户自定义 固定、封闭
只可连有限的设备
厂商定义功能 功能单一、操作不 便
自动、智能化、远距离 传输
虚拟仪器技术包含四大优势
1. 性能高 2. 扩展性强
3. 开发时间少 4. 容易集成
虚拟仪器系统组建方案
（1）实验模型的设计及搭建
物理模型试验要按一定比例尺建造地 下厂房的模型，通过相似准则关系，由模型 试验结果推导原型实际情况。试验模型按 1/20的几何比例尺缩小。实验模型几何构造 设计主要保证模型与原型的几何相似。在实 验过程中，所有模型输入的参数和原型之间 均带有相关的比例尺，如温度比例尺、大气 压力比例尺、热量比例尺、风量比例尺等。
1. GPIB仪器通过GPIB接口卡与计算机组成
GPIB系统。 2. VXI仪器与计算机组成VXI系统。 3. PXI仪器组成PXI系统。 4. 以DAQ和信号调理部分为硬件组成PC-DAQ测 试系统。 5. 并行总线仪器组成并行总线系统。 6. 串行总线仪器组成串行总线系统。 7. 现场总线设备组成现场总线系统。
（9） 监控程序 监控软件设计是系统软件的核心。
13.3 网络化测试系统
现代测试技术的发展使仪器仪表已不再是单 个的独立设备，它们已成为整个系统或网络的不 可分割的一部分。工业用现场仪表种类繁杂、数 量多，安装分散，需要通用的接口标准总线，将 它们连在一起，构成一个系统。这也经历从简单 到复杂的过程。仪器仪表网络化已成为一个明显 的发展趋势。工业现场总线是一个网络通讯标准， 它使得不同厂家的产品能通过通讯总线使用共同 的协议进行通讯。
测控系统的设计研制过程
确定任务、拟定方案
（1） 确定设计任务和整机功能 （2） 完成总体设计
硬件和软件的研制
联机总调、性能测定
13.6 智能测试系统的应用实例 1某电站实验模型及在线监测系统的设计
某电站总装机容量4200MW。地下厂房由主厂
房、副厂房、母线洞、主变压器洞和开关站 等组成，都深埋于地下。从厂房到地面有许 多洞口，交通运输洞作进出厂房用，另有出 线洞和排风洞等，构成复杂的洞室群。
实验模型示意图
（2）计算机测量系统设计
测试系统能同时对多点温度、风速、 风压等进行快速、准确地测量，并及时完成 分析、处理、显示等功能。也能直接生成电 子文档，给实验和资料管理带来了极大的方 便。数据采集系统可通过软件提供的可视化 面板任意改变设备运行参数，如更换传感器 类型、改变采样时间等。
（1）基于现场总线的全开放式控制系统及 智能仪表；（2）总线式自动测试系统；（3） 控制及管理系统最优化。
现场总线仪表是分散的的仪表以网络节点的形式 挂接在现场总线网络上，具有功能块的结构，通过组 态设计，能完成数据采集、A／D转பைடு நூலகம்、数字滤波、 压力温度补偿等各种功能。 智能测试系统是实现数 据采集、记录分析、实时控制、网络监控、集成管理 等功能。
虚拟仪器的发展趋势
1. 外挂式虚拟仪器
2. PXI 3. 网络化虚拟仪器
13.5智能测试系统设计的基本要求及方法
智能测试系统设计的基本要求 1. 2. 3. 4.
满足技术指标 尽可能提高性能价格比 安全可靠 便于操作和维护
智能测试系统总体设计
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
主机选型 输入通道结构设计 输出通道结构设计 传感器选型 放大电路的设计 A／D转换器的设计 其他电路设计 软件程序设计
人-机接 口
操作员
测 控 对 象
通信接 口
其他微机
测量系统的软件
（1） 初始化模块 （2） 数据采集模块 （3） 测试算法模块 （4） 人-机接口 （5） 通信与控制 （6） 时钟管理
测量系统的软件
（7） 故障自诊断与处理
故障自诊断与处理是提高系统可靠性和可维护性的 重要手段之一，主要手段有以下三种： 1. 开机自检：每当电源接通或复位后，系统自动执 行一次自检程序，对硬件电路进行一次测试。 2. 周期性自诊断：对系统周期性地进行自诊断。 3. 键控自诊断：操作人员按“自诊断”键启动自诊 断功能。 （8） 中断管理
智能测试系统新特点和新功能
1. 2. 3. 4. 5. 6.
自动对零功能 量程自动切换功能 多点快速测控功能 数字滤波功能 自动修正误差功能 数据处理功能 通信或网络功能 自我诊断功能
13.2智能测试系统的组成
系统硬件组成
传感器
执行器 传感器 执行器
模拟量输入 通道
模拟量输出 通道 开关量输入 通道 开关量输 出通道 微 型 计 算 机