电气测量-马修水.ppt

第三百一十九页，共三百八十七页。 　　2)测试管理 　　测试管理层是一个带有易于操作界面、用于管理和执行某一测试任务、与设备无关的测试管理环境。它为测试系统与操作者交互、被测器件分析、顺序测试、分支、循环等提供一个专门的测试运行程序，并以密码保护模式对不同部门的操作者提供多层登录访问。 　　开发式测试管理系统的各项操作与界面以源代码的方式提供给用户，用户可以很方便地制订自己的操作方案。 第三百二十页，共三百八十七页。 　　3)测试程序(虚拟仪器功能模块)层 　　虚拟仪器软件开发平台,几乎所有用于测量、控制和通讯模块的程序代码均已编写完成,供用户即调即用。用户只需在开发平台上以图形方式调出相应的仪器功能模块和数据处理模块,进行连接组合,就可构成一个具体的仪器,节省用户大量的开发时间。 　　拥有这种灵活性，用户就可以自行设计开发基于标准化内核，而且能够满足不同要求的测试管理软件层，有效地缩短了设计周期和节约了开支、维护费用。 第三百二十一页，共三百八十七页。 　　4)仪器驱动层 　　仪器驱动层是对仪器硬件进行通讯和控制的软件层。仪器驱动程序都是按模块化、与设备无关的方式向用户释放，供用户迅速将仪器链入自己的测试系统。用户可以很容易地优化和增强这些驱动程序，使之满足它们的特殊要求。标准化的驱动程序还可以在不同的系统和配置中重复使用，节省了大量的开发费用。 第三百二十二页，共三百八十七页。 　　5)I/O接口 　　I/O接口软件是测试系统软件的基础，用于处理计算机与仪器硬件间连接的底层通讯协议。当今优秀的虚拟仪器软件都建立在一个标准化I/O接口软件组件的通用内核上，为用户提供一个一致的、跨计算机平台的应用编程接口(API)，使用户的测试系统能够自由灵活地选择不同的计算机平台和仪器硬件。 第三百二十三页，共三百八十七页。 　　(2)数据处理能力。 具备数据处理功能是智能仪器最突出的特点,它主要表现为能改善测量的准确度和对测量结果进行再加工。智能仪器对测量结果进行在线处理,不仅方便、快速,而且可以避免主观因素干扰；再则,软件方式的数据处理可执行多种算法,即可实现各种误差的计算与补偿,且能校准测量仪器的非线性,从而降低测量误差,明显提高测量准确度。 第二百八十七页，共三百八十七页。 　　(3)多功能化。 　　上述特点极大地增加了微机化仪器的测量功能。例如,一种用于电力系统电能管理的智能电力需量分析仪,不仅可以测量单相或三相负荷的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能、电网电压频率、相电压、相电流和功率因数,还能测量电能利用的峰值、峰时、谷值、谷时及各项超界时间,并且可以预置计划用电需量；自备时钟和日历,且还具有自动记录、结果打印、越界报警等功能。如此多的功能,是难以用一台纯硬件仪器实现的。 第二百八十八页，共三百八十七页。 　　下面对微机化仪器进行介绍,具体内容为带微处理器的仪表、采样计算式仪表和虚拟仪器。 第二百八十九页，共三百八十七页。 带微处理器的电测仪表的基本组成图 4.7.1 带微处理器的仪表 第二百九十页，共三百八十七页。 　　显然,这是典型的计算机结构与一般计算机的差别在于它多一个专门的外围设备-测试电路,同时,还在于它与外界通信通常都通过一些接口,例如GP-IB接口进行。 　　微处理器是整个智能仪表的核心,程序是仪器的灵魂,系统采用总线结构,所有外围设备和存储器都挂在总线上,微处理器按地址对它们进行访问和控制。 第二百九十一页，共三百八十七页。 　　图4.7.2 为电压测量时用来克服增益和漂移变化影响的自校准电路。 1. 自动校准 下面介绍由于增加了微处理器,电测仪表增加的功能。 第二百九十二页，共三百八十七页。 　　自校准时,开关K接1端,使仪器输入端短路,测出输出电压U1　　　　　　　　　　U1=Ae　　　(4-7-1) 式中,A为放大器增益；e为折算到放大器输入端的增益和漂移变化的影响。 　　　　　　再将开关K接到2端,将给定的基准(现为参考电压Uref)接到放大器输入端,测出输出电压U2　　U2= (Uref+e) A　　　(4-7-2)开关再接到3端,测量待测的未知电压Ux 　　　　　　　U3=(Ux+e) A　(4-7-3) 第二百九十三页，共三百八十七页。 由以上三式可以得到 式中,已将放大器增益和漂移变化对测量过程的影响e消除掉了。如果在测试过程中,将中间测试值U1、U2和U3分别存起来, 就可以实现自校准测试电压。 (4-7-4) (4-7-5) 第二百九十四页，共三百八十七页。 2.零漂电压的校正 　　智能仪表中常用直流零位校正。首先，测量输入端短路时输出端的直流电压，将其存入存储器中。在实际测量时，微处理器对每次测定值进行数据处理，从测