智能微伏表軟件系統(tǒng)的研制.pdf

1、摘要本文第一部分介紹了第一代智能微伏表的性能和不足之處以及第二代智能微伏表在硬件上所作的改進(jìn)。第二代智能微伏表采用了抗干擾能力較強(qiáng)的80C196KB單片機(jī)使用了中高速14位AD轉(zhuǎn)換器MAX121并以DMA方式存取AD結(jié)果。儀表的雙路采樣速度高達(dá)312.5Ksps，微伏通道帶寬達(dá)到200Hzo第二部分介紹了第二代智能微伏表的軟件系統(tǒng)，包括低端的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和高端的曲線(xiàn)繪制系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了低端嵌入的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。企系統(tǒng)采用數(shù)字積分方

2、法來(lái)消除50Hz工頻干擾，使直流測(cè)量的精度達(dá)到1pV在交流測(cè)量程序中采用了“模糊”判別法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，避免了小的擾動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響，通過(guò)多周期平均方法提高了交流頻率、峰峰電壓和相差的測(cè)量精度:在頻譜分析測(cè)量中，由于頻率擴(kuò)展到200Hz，考慮到8OC196KB的計(jì)算能力，采用了多項(xiàng)式算法(又稱(chēng)Goertzel算法)對(duì)離散傅里葉變換進(jìn)行分析，該算法使頻譜分析計(jì)算速度提高I倍以上。同時(shí)又采用了重疊頻譜分析法，即固定采樣總時(shí)間，改變采點(diǎn)總數(shù)和采點(diǎn)

3、時(shí)間間隔來(lái)將分析周期分割為小周期，通過(guò)小周期的首尾循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)處理和顯示。頻譜分析最高分辨率可達(dá)0.5Hz。這些特點(diǎn)使第二代智能微伏表的‘勝能比第一代大大提高卜最后，討論了第二代智能微伏表存在的一些問(wèn)題。關(guān)鍵詞:智能微伏表，Simpson公式，F(xiàn)ourier變換，Goertzel算法，頻譜分析a3F竺至t絲i墊一智能儀器及其發(fā)展概況智能儀器(IntelligentInstruments)是隨著測(cè)試計(jì)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生并

4、在近幾年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展而獲得迅猛發(fā)展的電子儀器。它的主要特點(diǎn)，或者說(shuō)它同前幾代儀器的主要區(qū)別，在于儀器內(nèi)含有了微處理器或微控制器(單片機(jī))，從而將軟件也就是人工智能引入了儀器?？梢哉f(shuō)，智能儀器就是由硬件和軟件共同構(gòu)成的儀器，由于智能儀器內(nèi)含有了軟件，它具有了如下一些突出特點(diǎn)(1P51.1.儀器的功能多，適于極其廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。儀器的發(fā)展最初只是硬件的發(fā)展，這樣的儀器功能有限，只能完成很小范圍內(nèi)的任務(wù)。智能儀器內(nèi)部包含了軟件，可

5、以通過(guò)數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)間接測(cè)量，在很大程度上增加了擴(kuò)展儀器功能的靈活性。2.智能儀器具有先進(jìn)的人機(jī)對(duì)話(huà)方式。智能儀器的面板控制多采用為數(shù)不多的單觸點(diǎn)功能鍵和數(shù)字鍵。面板顯示多采用七段LED顯示、點(diǎn)陣式字符顯示或CRT顯示。它們?cè)诒O(jiān)控軟件的作用下，通過(guò)鍵語(yǔ)使儀器以使用者的愿望實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能或某幾項(xiàng)功能的組合。與此同時(shí)，儀器還可將自身的運(yùn)行情況、工作狀態(tài)、測(cè)量數(shù)據(jù)及處理結(jié)果及時(shí)告訴使用者，從而更加密切了人機(jī)之間的關(guān)系。3.智能儀器具有遠(yuǎn)程控制和數(shù)

6、據(jù)傳輸能力。智能儀器一般配有一種或幾種外部接口總線(xiàn)，可以和計(jì)算機(jī)連接或納入自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中工作。4.儀器性能有很大的提高。智能儀器通過(guò)自調(diào)零、自校準(zhǔn)、自檢、自動(dòng)改換量程等特有的技術(shù)手段，大大提高了儀器的性能并擴(kuò)大了量程范圍。在智能儀器出現(xiàn)之前，人們?yōu)樘岣邇x器的精確性、穩(wěn)定性和可靠性付出了巨大的努力。智能儀器的出現(xiàn)使這些問(wèn)題獲得了突破性的解決，其根本手段就是依靠電腦的智力—自動(dòng)校準(zhǔn)和自動(dòng)檢驗(yàn)。這是智能儀器在功能上優(yōu)于傳統(tǒng)儀器的兩個(gè)主要方面。