济南大学机械工程学院工程测试与信息处理课件 第十四课.ppt

5.1 引言 CAT：计算机辅助测试 CAT组成: 由微机加插卡式硬件和采集分析软件组成. 计算机化测试系统的优点： ①能够对信号进行复杂的分析处理； ②高精度、高分辨率和高速实时分析处理； ③性能可靠、稳定、维修方便； ④能够以多种形式输出信息； ⑤具有多功能性； ⑥能自动进行测试和故障监控。 计算机化测试系统的发展历程 ★第一代: 二十世纪六十年代-七十年代,专用接口CAT系统。 特点：1)无仪器专用总线; 2)开发周期长; 3)无通用性 ★第二代: 二十世纪七十年代-八十年代,通用接口CAT系统。 特点: 1)程控仪器符合相应的总线标准; 2)开发周期短; 3)具有通用性及互换性; ★第三代: 二十世纪九十年代至今, 虚拟仪器 特点: 1)用计算机软件功能实现了相关仪器功能; 2)符合相应的总线标准; 3)系统组成时间短、功能易于扩展。 现场总线控制系统与传统控制系统比较 现场总线的发展 ★ 1984年：美国仪表协会（ISA）下属的标准与实施工作组中的ISA/SP50开始制定现场总线标准； ★ 1985年：国际电工委员会决定由Proway Working Group负责现场总线体系结构与标准的研究制定工作； ★ 1986年：德国开始制定过程现场总线（Process Fieldbus）标准，简称PROFIBUS ; ★ 1992年：由Siemens、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司联合，成立了ISP（Interoperable System Protocol）组织，着手在PROFIBUS的基础上制定现场总线标准。 现场总线的发展 ★ 1993年：以Honeywell、Bailey等公司为首，成立了World FIP（Factory Instrumentation Protocol）组织，由120多个公司加盟该组织，并以法国标准FIP为基础制定现场总线标准。 ★ 1994年：ISP和World FIP北美部分合并，成立了现场基金会（Fieldbus Foundation,简称FF） 。 ★ 1996年：第一季度颁布了低速总线H1的标准，安装了示范系统，将不同厂商的符合FF规范的仪表互联为控制系统和通信网络，使H1低速总线开始步入了实用阶段。 现场总线协议的参考模型 国际标准化组织ISO于1978年建立了一个“开放系统互连”的技术委员会。起草了“开放系统互连基本参考模型”（Open System Interconnection）的建议草案。 1986年又对该标准进行了进一步的完善和补充。 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。  智能传感器，必须具备学习、推理、感知、通讯以及管理功能。20世纪80年代末，L.Foulloy提出了模糊传感器概念，认为“模糊传感器是一种能够在线实现符号处理的智能传感器”。 智能传感器：基于现场总线数字化、标准化、智能化的要求，带有总线接口，能自行管理自己，能将检测到的现场信号进行处理变换后，以数字量形式通过现场总线与上位机进行信息传递。 智能传感器的特点 智能传感器系统具有非线性自动校正功能，可消除整个传感器系统的非线性系统误差，提高了精度。 智能传感器系统具有自校零与自校准功能。 被测信号在进入测量系统之前与之后都受到各种干扰与噪声的侵扰。 通过自补偿技术可改善传感器系统的动态特性，使其频率响应特性向更高或更低频段扩展。 智能传感器实现的途径 1) 非集成化实现：将传统的经典传感器（采用非集成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。 2) 集成化实现：这种智能传感器系统是采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上。故又可称为集成智能传感器（Integrated Smart /Intelligent Sensor）。 3) 混合实现：根据需要与可能，将系统各个集成化环节，如：敏感元件、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口，以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上，并装在一个外壳里。 集成化智能传感器的几种形式 ①初级形式：就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感单元与（智能）信号调理电路，二者被封装在一个外壳里。 ②中