[发明专利]总线模块式智能化可变功能测试仪

说明书

本发明涉及电量和非电量测量技术领域的一种总线模块式智能化可变功能测试仪。

在工业生产和科研中，需要测量众多的物理参量，这些物理参量主要分为电量和非电量，如电压、电流、温度、粘度、酸度、压力和位移等。随着现代传感技术和电子测量技术的发展，电量的测试手段愈加完善，非电量的测量则是通过传感器或变送器，将非电量转换成与被测物理量具有一定关系的电量进行测量。由于工业生产和科研的需要，对测试仪器的速度、精度、自动化的程度要求愈来愈高。因此国内外先进的电子测量仪器越来越多地应用微处理器构成新一代智能化测试仪，与常规仪表相比，智能化仪表具有快速、准确、高效、多功能、自动化程度高等优点。目前国内外研制和生产的智能式测试仪表主要有以下几类：第一类是用于测量溶液中各种离子浓度的，如成都化工微机所，电子工业部七八九厂研制、生产的PHS-4电脑型精密酸度仪。《分析仪器》杂志1986年第3期介绍的日本电气化学计器HBM-51型酸度计介绍。第二类是用来测量交流电阻、电容、电感等参数的LCR测试仪，如上海仪器仪表研究所研制、生产的ZL5-智能LCR测试仪。第三类为应用各种变送器或传感器，如压力、位移、流量、粘度、温湿度传感器，将各物理量转变为电量进行测量的仪表，如福州自动化仪表股份有限公司研制、生产的LGJ-02流量计算机。第四类对周期、频率、脉宽等数字信号进行测量的测量仪。第五类为既具有测试也具有控制功能的仪表，如重庆工业自动化仪表所研制、生产的LXY智能流量控制仪;国营南通长江化学有限公司智能化仪表厂研制、生产的WT-85系列微电脑温度程序控制仪。以上第一类、第四类测试仪表一般不须外加测试信号，第二、三、五类测试仪表一般必须加测试信号（如正弦交流信号或直流信号等）。上述几类仪表的共同特点在于均采用微处理器作为控制和运算核心，但它们最大的缺点在于其各自线路是为了其特定功能专门设计，一旦确定，其功能便固定而难以变更或扩充，既使是同样功能的仪表无论在其内部电路结构还是整体结构及外观上都各不相同，十分不利于仪表的规范化、系列化发展。如果要改变或是增加仪表的功能，就必须重新设计整个电路以及整个仪表内、外部结构和软件，设计周期长，成本高，可扩展性差，因而不具有通用性、兼容性和可变性，不利于仪表专业化、规范化和系列化发展。

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种具有通用性、兼容性和可变性的总线模块式智能化可变功能测试仪。

本发明的目的可以通过以下措施来达到。本发明由五个模块构成：一个信号处理与控制主模块和四个子模块;信号预处理模块、信号产生模块、通讯模块、键盘及显示模块。信号处理与控制主模块包含微处理器及专门设计的能够测量直流、正弦交流电压、方波电压的积分型模/数转换电路，该模块完成对预处理信号的数字化及运算处理并得出所需结果。信号预处理模块是对于传感器或变送器获得的电信号进行预处理，它带有前置放大、滤波、模/数转换、整流等功能。根据不同的测试对象设计不同的具体电路，如可将电路设计成用于测量溶液电导率、酸度、温度等功能模块。信号产生模块是用于产生整个测试系统中可能需要的标准直流信号和频率可程控的正弦交流信号。通讯模块是用于实现仪表与微处理器的信息交换功能。键盘及显示模块可完成参数预置、修改、功能选择并显示测量结果和状态。其上复盖一层印有标志各键功能及所显示结果的性质和测量状态的薄膜，改变或是增加测试功能，只需更换这层薄膜再增加或更换相应的软、硬件子模块。本发明的微处理器选用MCS-51系列单片微机，采用总线连接结构，模块间的组合方式灵活多样，除主模块之外，其它模块可根据测试需要设计组合或叠加以达到增加或改变测试功能的目的。本发明使用标准接插件及电缆，使得测试仪表的规范化、专业化成为可能。测试软件的构成同样具有模块化结构，分为程序主控模块，功能模块和通用程序子模块以及扩展功能子模块四部分。因而在构成不同功能的测试仪表时，只需更换或增加硬件的相应功能模块（包括不同类型的传感器）以及更换或增加固化了相应测试控制程序的存贮器，并且改变面板上显示结果和功能键的说明即可实现。也就是说，整个仪表的设计在硬件、软件上全部模块化。要改换或增加仪表测试功能，只需改换或增加相应的硬件、软件功能模块并改变对应的面板上的显示结果和功能键的说明就能实现。本发明还可以根据使用者的不同的特殊要求变更或扩充其功能，并能够通过通讯模块连接微型计算机以构成全自动测量控制系统。

附图的图面说明如下：

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明的总体结构联接示意图。