智能电子测试系统及其发展

智能电子测试系统及其发展

郭璞

14270119870228****

摘要：现代科技的进步以计算机的进步为代表，正以不可逆转之势从各个层面上影响着各行各业的技术进步。伴随着微电子技术、计算机技术和网络技术的迅速发展及其在电工电子测量技术领域的应用，测量仪器依次经历了指针式仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器的发展。现代高科技的实验教学实验室应是利用这些先进的智能测试仪器和虚拟仪器技术培养高质量、较强动手能力、分析能力的新一代大学生。

关键词：微电子技术；智能电子；虚拟仪器

引言

在人工参与情况下能自动进行测量、数据处理并以所需方式输出测试结果的系统称为智能测试系统。智能测试系统是计算机技术与自动测试技术相结合的产物。由于计算机有高速的数据处理能力、控制能力和大信息存储功能，它与测量技术相结合便开拓了测量科学和测量技术崭新的领域，促进了测量技术的大发展和大革新。

1.智能化仪器仪表

仪器的功能在于用物理、化学或生物的方法，获取被检测对象运动或变化的信，通过信息转换和处理，使其成为易于人们阅读和识别表达的量化形式，或通过显示系统进一步信号化、图像化，以利观测、入库存档，或直接进入自动化、智能化运转控制系统。仪器是一种信息工具，起着不可或缺的信息源的作用。仪器技术是属于信息技术领域的，仪器工业是信息工业的重要组成部分。

1.1仪器仪表及其发展历程

第一代仪器仪表是指针式的，如实验室中至今还在使用的指针式万用表、电压表、电流表、功率表等。这些仪表是基于电磁测量原理并用指针来指示侧得值。

第二代仪器仪表是数字式的，这类仪器仪表适应于快速响应和高精度的要求。目前这类仪器仪表己很普及。

第三代仪器仪表:智能化仪器仪表。20世纪70年代初期，随着大规模集成电路制造技术的发展，人们发明了微处理器芯片。3年之后，美国便开始出售安装有微型计算机的分析仪器，例如IiP5830A色谱仪。从此仪器仪表的设计中几乎没有不考虑采用微型计算机的。

第四代仪器仪表:虚拟仪器(VI:Virtual Instrumentation)框架得到了广泛认同和采用。软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。许多行业标准在硬件和软件领域产生，几个虚拟仪器平台已经得到认可，并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。

1.2智能仪器的发展现状

增益的自动转换:传统的仪器仪表在被测参数变化范围较大时，由于采用了固定增益，可能是信号溢出或是电路过载，降低了测量精度。而智能化仪器中放大的增益可以自动切换和调节，从而保证了系统始终工作在最佳电平区域内。

零点漂移自校正:测量中最常见的问题就是长期工作时的不稳定性和零点漂移。这主要是由于传感器和放大器的零漂造成的。在智能仪器中，利用计算机对由于这种零漂而造成的误差进行自动补偿和修正，或对放大器的增益进行自动调整。从而可在不采用高成本的电子元器件的情况上解决零点漂移问题。

提高信噪比:利用计算机强大的计算和数据处理功能，用软件的方法去除噪声。控制测量过程及对测量数据的自动和实时的处理和分析:通过在智能仪器上的计算机来实现。

自诊断和容错技术:能及时处理所发生的故障和问题。从而提高了仪器的稳定性和可靠性，降低了对使用环境的要求，提高了抗干扰能力。

测量过程的自动化和实时控制。

将人工智能与仪器的智能化相结合:虽然还处于初级阶段，但随着人工智能的发展，这必将推动仪器的智能化向更高的阶段发展。

1.3智能仪器的一般特点

微处理机化:智能仪器几乎都带有微处理机及其相应的微程序。微处理器在测量仪器中的使用可以说是测量技术上的一个飞跃，是赋予仪器智能特性的核心。由于使用了微处理器，一台仪器便可在不增加或仅需少量的硬件的条件下大大的增强其功育台。

接口的标准化和可拨动地址开关:各国生产的智能仪器大多带有标准的接口系统，采用IEEE48标准。智能仪器的后面板上配置了一组可拨动的地址开关。使用者可以方便的将仪器听/讲地址设置为任何希望的数字。

记忆功能:由于配置了存储器，大多数智能仪器都具有一记忆功能。操作者不仅可以很方便的通过面板控制或程序将仪器的工作状态，甚至测试数据存贮在指定的存储器中，而且在需要时还可以方便的调用存储器的内容。

多功能化:上述特点大大增加了智能仪器的测量功能。

2.智能仪器组成的智能测试系统

在这类测试系统中，往往有多个重复的部件或功能单元。例如，在一个IEEE-488仪器系统中可能包含微机、逻辑分析仪、数字示波器、智能数字多用表、频谱分析仪和网络分析仪等多台带GPIB接口的独立式智能仪器。它们都有CRT、键盘和存储器等部件。因此，在利用台式、便携式甚至机架叠层式智能仪器组成测试系统时，势必造成资源浪费、成本过高。

3.PC仪器系统

将传统式独立仪器的测量电路部分与接口部分集合在一起制成仪器卡，而仪器所需的键盘、 GRT和存储器等均借助PC机的资源，就构成了PC仪器，又称模块式仪器。随着众多总线系统的电性能不能满足军事、航天等部门的更高要求，故改善PC仪器系统的性能并使其标准化势在必行。

4.VXlbus仪器系统—虚拟仪器系统

VXIbus仪器系统是一种标准总线式模块仪器系统，一般由微机、VXIbus模块和VXIbus机箱组成。若干仪器模块插入VXIbus机箱，便构成了VXIbus仪器系统。VXIbus仪器系统是一个微机、软件技术和测量系统的有机结合体，在VXIbus仪器系统中，高性能的微机处于核心地位，传统仪器的某些硬件乃至整个仪器都被计算机软件所代替，为指挥微机化仪器及其系统工作。

VXIbus仪器及其系统和PC仪器、IEEE-488仪器及测试系统一起，已在超大规模集成电路测试、通信及测试、模拟电路/数字电路测试、现代家用电器测试、印制板电路/混合信号电路测试、电子元件/电力电子器件测试以及军事、航天、生物医学、TJ测试、电工技术领域等的可移动式现场测试工作中得到广泛的应用。

5.智能测试系统

作为先进的测量手段，具有以下特点

多功能和多参数测量:由于由计算机，因而能计算出很多二次型参数。

高重复性:由于进行的每一次测量都是按同一程序控制进行，避免了人为操作的误差，重复性一致性高。

自适应处理能力:测量数据经过一定的自适应算法处理，给出被测系统的控制信号，能实现对一些过程的自适应处理。

自校准和自诊断:一般智能测试系统都有自校准和自诊断能力。利用标准元器件实行机上校准，自动给出误差因子修正测量误差。

操作简便:由于测量过程是程序操作，测试人员只需接入被测件和按电键，无需测试员具备高深的理论和熟练的测试技巧。测试设计主要是编制测试程序。

结论

在智能测试系统中，为要完成各式各样的测试任务，要求被选作系统部件的各种设备能做到标准化和规格化。智能测试系统的标准化反映在两个方面:其一是系统内传递的消息类型及表达方式应该规范化;其二是系统部件的接口部件必须标准化。这些标准都要已正式文本的形式加以确认，使之成为国际化的专业标准。

参考文献

[1]周灵彬. 基于电子产品开发过程的智能电子实训课程改革[J]. 工业和信息化教育,2019(12):68-71.

[2]黄文鹏. 智能电子产品关键质量控制和功能可靠性研究[J]. 工程建设与设计,2020(13):132-134.

[3]谢振兴. 智能电子技术在智能家居中的应用探索与研究[J]. 电子测试,2020(23):121-122.

[4]周书伟,陈小梅. 智能电子秤的设计与研究[J]. 计算机产品与流通,2019(04):164-165+262.