测试技术第七章 计算机辅助测试系统
《计算机测试技术》PPT课件
2020/9/16
规定了网络连接 的建立、维持和 拆除的协议。它 的主要功能是利 用数据链路层所 提供的相邻节点 间的无差错数据 传输功能，通过 路由选择和中继 功能，实现两个 系统之间的连接。
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完成开放系统之 间的数据传送控 制。主要功能是 开放系统之间数 据的收发确认。 同时，还用于弥 补各种通信网络 的质量差异，对 经过下三层之后 仍然存在的传输 差错进行恢复， 进一步提高可靠 性。
★握手线(3条)：异步地控制各器件之间的信息字节的传输
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三条握手线:三线连锁握手/挂钩模式?
①NRFD(not ready for data)指出一个器件是否已准备好 接收一个数据字节，此线由所有正在接受命令（数据信息） 的听者器件来驱动。
②NDAC(not data accepted)指出一个器件是否已收到一 个数据字节，此线由所有正在接收（数据信息）的听者器件 来驱动。在此握手模式下，该传输率将以最慢的执行听（正 在听）者为准，因为讲者要等到所有听者都完成工作。在发 送数据和等待听者接受之前，NRFD应被置于“非”。
OSI参考模型分层的原则是将相似的功能集中在同一层内， 功能差别较大时则分层处理，每层只对相邻的上、下层定义 接口。OSI参考模型是计算机网络体系结构发展的产物，它 的基本内容是开放系统通信功能的分层结构。
7层次,各层协议的研究独立进行,某层有变化时只需改变相 应的层。
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利用下一层提供的服务并为上一层提供服务(通信功能和层之间的会话规 定)同等层之间的通信规则和约定—协议
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IEEE-488.1
IEEE-488.1是一种数字式8位 并行通信接口，其数据传输速 率可达1Mbps。该总线支持一 台系统控制器（通常是PC）和 多达10台以上的附加仪器。各 有关器件之间是通过一根含24 （或25）芯的集装通信缆来联 系的。通信缆通过专用标准连 接器与设备连接(阳性与阴性)， 连接器及其引脚定义如图所示。 负逻辑-零逻辑代表“真”抗干 扰
人机工程学智慧树知到答案章节测试2023年宁波大学
第一章测试1.人机工程学研究的关系（）。
A:人-机-环境B:机-环境C:人-机D:人-环境答案:A2.人机工程学中的“人”是指（）。
A:销售者B:所有人C:使用者D:购买者答案:C3.人机工程学研究的学科（）。
A:数学B:心理学C:生理学D:解剖学答案:BCD4.人机工程学的研究方法有（）A:实验法B:实测法C:观察法D:拟实法答案:ABCD5.人机工程学为工业设计中考虑“人的因素”提供人体尺度参数。
（）A:对B:错答案:A第二章测试1.人体数据的类型有（）。
A:测量尺寸B:静态尺寸C:动态尺寸D:功能尺寸答案:BC2.产品最小功能尺寸是（）。
A:实际测量尺寸B:功能修正量+人体百分位数C:功能修正量D:人体百分位数答案:B3.尺寸设计可以采用平均人设计原则。
（）A:错B:对答案:A4.动态设计原则可以解决布置复杂界面问题。
（）A:错B:对答案:B5.极限设计原则是指按照最大百分位进行设计。
（）A:错B:对答案:A第三章测试1.人机系统模型中，人与机之间存在一个相互作业的面，称为人机界面。
（）A:错B:对答案:B2.躯体感觉包括（）。
A:感觉B:触觉C:温觉D:痛觉答案:BCD3.色彩视野由大到小的是（）。
A:蓝色-黄色—白色B:白色-黄色—蓝色C:白色-蓝色—黄色D:黄色-白色—蓝色答案:B4.环转运动是指整根骨头绕骨的一个端点，并与骨呈一定角度的轴作旋转运动（）A:对B:错答案:A5.使用比较多的足控制器，能减轻手的工作负荷，适用于需要大力气操作的场合为了利于对踏板施力，踏板应与操作者保持合适的尺寸与角度关系（）A:错B:对答案:B第四章测试1.作业姿势的观察方法有（）。
A:科勒特法B:吉尔法C:OWAS法D:Priel法答案:ABCD2.作业空间设计可以分（）。
A:作业场所设计B:工位设计C:桌子设计D:座椅设计答案:ABD3.较为理想的坐压分布曲线是坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降至最低值。
计算机辅助测试实验指导书
《计算机辅助测试》实验指导书陈曼龙王占领梁应选编写适用专业：_测控技术和仪器陕西理工学院机械工程学院2007年 4 月前言本课程系统地论述了计算机测试系统设计的各个重要环节。
介绍构成计算机测试系统所需的计算机和测控总线技术，计算机和测试系统接口技术，模/数转换技术及使用中的注意事项；测试系统抗干扰的若干方法；介绍虚拟仪器、现场总线和测控网络技术；给出测试系统设计方法和几个典型的设计实例。
为了使学生更好地理解和深刻地把握所学知识，结合目前主流计算机测试系统，设置实验项目有：实验一可重构虚拟仪器实验；实验二虚拟示波器综合实验。
实验一可重构虚拟仪器实验主要让学生了解虚拟仪器的概念和基于组件的装配及软件设计方法，掌握用DRVI可重构虚拟仪器平台进行计算机测试系统设计的方法。
实验二虚拟示波器综合实验主要了解并掌握虚拟仪器的设计方法，具备初步的独立设计能力。
初步掌握对图形化编程语言LabVIEW的编程、调试等基本技能。
提高综合运用所学的知识独立解决问题和分析问题的能力。
本实验指导书根据“测控技术和仪器”专业教学和选修课的特点出发，结合当前计算机测试系统的发展和实际使用情况分别开设验证和综合实验。
实验内容除涵盖目前流行的计算机测试系统DRVI、LABIEW测试平台编程和使用外，还包括《计算机辅助测试》课程的部分教学内容。
使学生在巩固所学的基础上，还熟悉和掌握先进的测试系统原理、方法，更能适应实际生产需要。
本指导书适合于‘测控技术和仪器’专业本科学生。
目录实验规则 (1)实验一可重构虚拟仪器实验 (2)实验二虚拟示波器综合实验 (8)实验规则一、实验课前必须按实验指导书作好预习及准备工作。
二、进入实验室后，应更换拖鞋。
书包、雨伞等不得带入仪器室，只准带进实验指导书、报告及有关的书籍和文具。
三、保持实验室的整洁和安静，严禁喧哗、打闹、及随地吐痰。
四、经指导教师同意后，方可接通电源使用仪器，操作要细心正确，不得用手触摸光学镜头表面。
计算机辅助测试技术
重点与难点
重点 计算机辅助测试系统的组成及采样定理 。 难点 采样定理、混叠、截断、泄漏、加窗等概念。
第6章 计算机辅助测试技术
学习内容 6.1 概述 6.2 数据采集
6.3 数字信号处理与分析
6.4 模拟信号输出 6.5 虚拟仪器
第6章 计算机辅助测试技术
6.1 概述 Introduction
w(t )
1/T
W( f )
1
T
o
T
t
1 T
o
1 2 3 T T T
f
t 1 1 w ( t ) T T 0
t T t T
2
W ( f ) sin c(fT )
第6章 计算机辅助测试技术
● 汉宁（Hanning）窗
w(t )
1/T
W( f )
◆ 双极性量程（如-10V~+10V）
第6章 计算机辅助测试技术
● 转换精度 实际转换结果相对于理想转换结果的偏差。
◆ 绝对精度 用最低有效位（LSB）的倍数来表示。 例如：±1LSB、±0.5LSB等。 ◆ 相对精度 用绝对精度除以量程所对应的最大输 出数字量的百分数来表示。例如：0.1%、0.4%等。
D7~D0
0
00000000
~
5V
最低有效位LSB≈19.5mV
~
11111111
第6章 计算机辅助测试技术
■ A/D转换器的分类
类型 双积分型 特点 主要应用
转换精度很高，抗干扰性 数 字 仪 表 （ 数 字 万 用 很强，速度很慢（转换时 表 、 高 精 度 电 压 表 ） 间 几百s ~几ms） 和低速数据采集系统 转换速度中等（转换时间 中高速数据采集系统、 几 s ~几百s） ，精度较 在 线 自 动 检 测 系 统 、 高，成本较低 动态测控系统 转换速度最高（转换时间 数字 通信技术和 高速 几ns ~几s） ，成本较高， 数据采集技术 精度不太高
软件测试 第2版 第七章 系统测试技术
静态测试工具直接对代码进行分析，不需要运行代码，也不需要对代码 编译、链接，生成可执行文件。
代表工具： 法国Telelogic公司的Logiscope软件，英国编程研究 （Programming Research Ltd，PRL）公司的PRQA软件。
2. 动态测试工具
动态测试工具一般采用“插桩”的方式，向代码生成的可执行文件中插 入一些监测代码，用来统计程序运行时的数据。 动态测试工具要求被测系统实际运行。
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黑盒测试工具的分类
1. 功能测试工具
功能测试工具用于测试软件的功能，检测产品是否达到用户的要求，检测 每个功能是否都按照需求规格说明书的规定正常工作。
代表工具： Rational公司的TeamTest、Robot；Compuware公司的 QACenter等。
2. 性能测试工具
性能测试工具用于测试软件的性能。例如：测试AUT的性能指标，如事务 的响应时间、服务器吞吐量等。
⒋ 适用范围广：
自动化测试可以执行手动测试不可能完成的任务。如软件的系统可靠性测试、 性能测试和负载测试等。
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自动化测试的局限性
●不能取代手动测试。自动化测试没有思维，设计的好坏决定了测 试质量。
●不能用于测试周期很短的项目，不能保证 100%的测试覆盖率，不能测 试不稳定的软件和软件易用性等。
手动测试的不可替代性
1.产品功能日渐增多和复杂，需要测试和检查的内容也变多，手动测试设 计的测试用例不可能100%地覆盖软件功能，很容易造成遗漏。（低可靠 性） 2.人工重复回归测试的难度非常大，这样会使测试的效率变得低下。（效 率低下） 3.当进行系统可靠性测试时，需要模拟系统长时间运行，手动测试无法模 拟。（仅针对一次性测试） 4.存在精确性的问题。（不一致性） 5.代价比较高，人员投入也较大，而且对测试人员的经验要求可能会更高。 （耗费人力）
伺服阀试验台计算机辅助测试系统的研制应用
２． ９ 系统高压压力 表
３ ． 制 ２接 嘴 ２控 ３． ８ 检测 １ 嘴 接
３． １ 控制 ２压 力 表 ３ ． 测 ２接 嘴 ４检 ３ ． 测 １ 力表 ７检 压 ４ ． 控 制 １接 嘴 Ｏ
３ ． 测 ２压 力 表 ３检 ３ ． 统 低 压 接 嘴 ６系 ３ ． 制 １压 力表 ９控 ４ ． 服 阀 回 油接 嘴 ２伺
伺服阀试验 台测试压力伺服阀及流量伺服阀的种
类 有 ８项 。测 试 项 目包 括 ： 载 流 量 特 性 曲线 （ 定 空 额 （ ）夹具 中选 用抗腐 蚀 、 ２ 易清 洗 的钢作 为支 撑板 ， 借助 钢板 的重 力在 高压 喷淋 下保 持稳定 。钢 板 开适 当
的孔 有 助于连 杆不 方便 冲洗 面在 涡 流下 冲洗 ；
中图分 类号 ：Ｈ１７ 文献 标志 码 ： 文章编 号 ：０ ０４ ５ （０ ２ １ －０ ２０ Ｔ ３ Ｂ １ ０ －８ ８ ２ １ ）００ ６ －４
引盲
流量 、 偏 电流 、 环 、 性 度 、 成 度 ） 压 力 特 性 曲 零 滞 线 对 ；
伺服 阀试 验 台是为 飞机 大修 厂研 制 的测 试 电液 流
３． ５ 系统 低 压 压 力 表
４ ． 服 阀 回油 压 力 表 １伺
图 １ 液 压 台 架 外 形 图
图 ３ 液 压 系统 工作 原 理 图
油温 冷却 机使 油 箱 油 液 外循 环 ， 用 温度 自动 控 采 制 冷却 方式 满 足 系统工 作 液温度 要求 。 测 控柜 主 要 由仪表 显示 面板 、 示器 、 作按 钮 面 显 操
收稿 日期 ： １－３２ ２ ２０ －３ ０
量伺服阀和电液压力伺服阀的设备。用于伺服阀性能 验收 、 机前 检查 、 装 定期 检查 及故 障检 测等 。该试 验 台 也适 用 于航 空修 理 厂 、 主机 厂 、 飞研 究 中心 、 服 阀 试 伺
计算机辅助测试
计算机辅助测试第一节数字信号处理基础一、数字信号处理的主要研究内容数字信号处理主要研究用数字序列或符号序列表示信号，并用数字计算方法对这些序列进行处理，以便把信号变换成符合某种需要的形式。
数字信号处理的主要内容包括频谱分析与数字滤波及信号的识别等。
数字信号处理中常用的运算有：差分方程计算、相关系数计算、离散傅里叶变换计算、功率谱密度计算、矩阵运算、对数和指数运算、复频率变换及模数和数值转换等。
很多数字信号处理问题，都可以用这些或加上其它的基本运算，经过适当的组合来实现。
二、测试信号数字化处理的基本步骤随着微电子技术和信号处理技术的发展，在工程测试中，数字信号处理方法得到广泛的应用，已成为测试系统中的重要部分。
从传感器获取的测试信号中大多数为模拟信号，进行数字信号处理之前，一般先要对信号作预处理和数字化处理。
而数字式传感器则可直接通过接口与计算机联接，将数字信号送给计算机（或数字信号处理器）进行处理。
测试中的数字信号处理系统如图所示。
1．预处理预处理是指在数字处理之前，对信号用模拟方法进行的处理。
把信号变成适于数字处理的形式，以减小数字处理的困难。
如对输人信号的幅值进行处理，使信号幅值与A／D 转换器的动态范围相适应；衰减信号中不感兴趣的高频成分，减小频混的影响；隔离被分析信号中的直流分量，消除趋势项及直流分量的干扰等项处理。
2．A／D转换是将预处理以后的模拟信号变为数字信号，存人到指定的地方。
其核心是A/V 转换器。
信号处理系统的性能指标与其有密切关系。
3．分析计算对采集到的数字信号进行分析和计算，可用数字运算器件组成信号处理器完成，也可用通用计算机。
目前分析计算速度很快，已近乎达到“实时”。
4．结果显示一般采用数据和图形显示结果。
三、模数转换（A/D转换）1、概念模拟/数字（Analog/Digital）转换器:将模拟量转换成与之相应的数字量的装置。
模拟/数字转换是将模拟量转换为一定码制的数字量。
第7章 计算机辅助测试技术
■ 计算机辅助测试（CAT，Computer Aided Test and
Measurement） 一般指的是用微处理器、单片机、个 人计算机等组成测试系统。通过充分利用计算机系统的 软、硬件资源及网络资源，达到扩展测试系统的功能、 提高测试系统的性能等目的。主要工作内容：
前置放大 器 A
多 路 选 择 开 关
MUX
…
采样保持 器 S/H
A/D转换器 ADC
数据缓冲 器 BUF
…
内 部 总 线
控制逻辑电路
第7章 计算机辅助测试技术
Y
输出端
使能端
G
0 7
MUX
7 6 5 4
EN
2
1 0
3
2
1
0
数据输入端
EN
控制端
A B C
D 7 D 6 D5 D 4 D D D D0
第7章 计算机辅助测试技术
1. 采样
把随时间连续变化的模拟电压信号转换成时间上离
散（只在一系列离散的时刻有值）的模拟量的过程。
x (t )
o
Ts
t
采样实际上 是把一个周期性 脉冲序列与被采
g (t )
o
t
信号相乘的过程。
Ts —— 采样周期
x s (k )
o
1 2 3
k
k
1 fs —— 采样频率 Ts
I/O I/O
隔离电路
D/A 转换器
多路选择 开关
第7章 计算机辅助测试技术
7.2 数据采集 Data Acquisition
7.2.1 数据采集（DAQ）过程
数据采集过程就是把连续的模拟电压信号转换成离 散的数字信号的过程，这些数字信号把原始模拟信号中 所载有的有用信息保留下来。 数据采集过程一般包括三个阶段：采样、保持、量 化与编码。
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19820ຫໍສະໝຸດ 92110
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DIO5 DIO6 DIO7 DIO8 REN DAV NRFD NDAC IFC SRQ ANT GND
图7-8 GP-IB连接器
图7-9是一个以GPIB为总线的机械结构动态特性测试系统。
GPIB
IEEE488 HP-35670A 动态信号分析仪
（2）数据采集装置 数据采集装置的组成和作用。
（3）计算机 其主要作用是负责将数据采集装置输入的数字信号进行 分析计算，得到相应的处理数据。
（4）显示、打印输出设备 显示、打印输出设备的作用是将处理后得到的数据进行 数据或图形输出，或供给进一步分析或控制使用。
2、数字信号分析的步骤
1）确定采样间隔 Ts 。 2）确定分析需要的频率分辨率 f 。 3）根据采用计算工具的特点，确定每段数据序列的点数。
7.3数字信号分析仪
1、数字信号分析仪的组成
典型的数字信号分析仪由以下几部分组成
X(t)
传感器 或信号
信 号
预
数据采集装置
计算机
处
y(t)
理
传感器
或信号
显示 记录
图7-10 计算机辅助测试系统
（1）信号的预处理 信号预处理的内容相当丰富，包括信号的放大（或衰 减）、抗混叠滤波、调制、解调、阻抗变换、隔直、屏 蔽等内容
S/H S/H
MUX
逻辑控制
S/H
S/H
A/D
I/O
CPU
图7-6 同步数据采集系统
（4）计算机管理的主从式数据采集系统
S/H
A/D
单片机
缓冲器
SS//HH
AA//DD
单单片片机机
缓缓冲冲器器
个 人
. . .
. . .
. . .
. . .
机 算 机
S/H
A/D
单片机
缓冲器
图7-7 主计算机管理的多通道数据采集系统
7.2计算机辅助测试技术中的总线
总线技术是计算机辅助测试技术中极为重要的 内容之一。总线是用来传递信息的信号线的集合。 系统和系统之间、系统各部件之间或芯片之间，系 统和外部设备间多用总线进行连接，通过总线实现 相互间的信息或数据交换。
总线可分为并行总线和串行总线
串行总线 ：数据信息按字节串行传输 ，其速度 慢，但用线少，成本低，适合远距离 通讯。
4）按 T 1 f
或T Ts N 确定每个独立分析段的长度。
5）信号的数字预处理。
6）选择窗函数。
7）将各段数据序列进行FFT并求平均。
8）按需要进行进一步的加工和处理（如计算相关函数等）。
采用的估计公式有：
Sˆx (
f
)
1 T
X(
f
)
X(
f
)
FT
Rx ( ) S x ( f ) IFT
传感器
多
传感器
路
模
拟
开
传感器
关
测量 放大器
控制总线
滤波
采样/保持器
A/D
计算机
图7-1 数据采集装置框图
（1）.A/D转换器
A/D转换过程包括采样、量化和编码。 1）采样就是把一个连续的时间函数变换成离散的时间函数。 2）量化就是用数字量去逼近信号幅值的连续量。
q：量化电平
q
VFSR 2N
VFSR：满量程电压
VXI标准是VME总线标准在仪器领域的扩展。VXI标 准在接口总线、物理结构、接插件、电磁兼容和散 热装置等方面都制定了标准，其目标是形成一种国 际通用的智能化仪器的行业标准。
3、PXI总线
PXI是PCI在仪器领域的扩展，它将CompactPCI规范 定义的PCI总线技术发展成适合于试验、测量与数 据采集场合应用的机械、电气和软件规范，从而形 成了新的虚拟仪器体系结构。
仪器消息--通常称为数据和 数据消息，其中包含该仪器 的特定信息如编程指令、测 量结果、机器状态和数据文 件等。
接口消息--则用于管理， 通常称为命令和命令消息。
GPIB仪器可分为讲者（Talker）、听者（Listener）和控制器 （Controller）或称控者。
DIO1 DIO2 DIO3 DIO4 EIO DAV NRFD NDAC IFC SRQ ATN GND
并行总线 ：字节中的各位通过各自的数据线同时
并行地传递，速度快，但用线多，成本 高，不宜远距离通信。
目前，将数据采集系统的各部分（MUX、S／H、A／D等） 全部集中在一起，在此基础上发展起来的各种DAQ（Data Acquisition）卡，可方便地与计算机组成测试仪器。这种 方式称为PC-DAQ总线方式，在小型测试系统中得到广泛的应 用。
N：数字信号的二进制位数
（2）.多路模拟开关
多路模拟开关是用来控制模拟信号“通/断" 的电子开关
（3）.测量放大器
1）输入缓冲 2）信号放大 3）共模抑止
（4）.滤波器
抗混叠滤波器，通常为低通滤波器
（5）.采样/保持（S/H）电路
采样/保持电路是为了保证模拟信号高精度转换为数 字信号的电路
2、 多通道数据采集系统
当用各种测试仪器组成一个复杂的测试系统时，为了方 便地组建自己的计算机测试系统，不用自己动手开发硬件， 使软件的开发也容易，就要采用功能更为强大的总线，如 GPIB、VXI、PXI等。
1、GPIB（IEE一488）总线
GPIB总线：即通用接口总线。
GPIB仪器之间的通信是通过接口系统发送仪器消息和 接口消息来实现的。
第3章 信号及其描述
7.1数据采集装置 7.2计算机辅助测试技术中的总线 7.3数字信号分析仪 7.4虚拟仪器
7.1数据采集装置
数据采集装置 ：在计算机辅助测试系统中，将模
拟信号转换为相对应的计算机可使用的数字信号的过 程称为数据采集，实现这一过程的装置就是数据采集 装置信号分析与处理。
1、基本组成
信号输入
信号输出
CH1 CH2
IEEE488 计算机
IEEE488
绘图仪 HP7470
IEEE4888
电荷放大器 Kistler5011B11
IEEE488
电荷放大器 Kistler5011B11
功率放大器
振荡器
力传感器 被测试件
加速度计
图7-9 机械结构动态特性的GP-IB总线测试系统
2、VXI总线
（1）多通道并行数据采集系统
S/H
A/D
I/O
S/H
A/D
I/O
CPU
.
.
.
.
.
.
.
.
.
S/H
A/D
I/O
图7-4 多通道并行数据采集系统
（2）分时共享S/H电路和A/D转换器的采集系统
逻辑控制
. MUX
. .
S/H
A/D
I/O
CPU
图7-5 分时共享S/H、A/D数据采集系统
（3）同步数据采集系统