CN110855523B - 一种多通道响应时间自动测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道响应时间自动测试装置及方法，属于集散控制系统性能测试技术领域，解决了现有技术中测量误差大、装置体积大且无法同步测量多路被测通道的问题。该装置包括上位机和至少一个下位机；上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；上位机根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。该装置测量误差小，装置体积小便于携带，且可同步测量多路不同被测通道。

Description

一种多通道响应时间自动测试装置及方法

技术领域

本发明涉及集散控制系统性能测试技术领域，尤其涉及一种多通道响应时间自动测试装置及方法。

背景技术

目前常用的多通道响应时间测试设备有两种：一种是采用标准的信号源和数据采集设备，手动操作信号源使其输出阶跃信号，并另外采用多通道示波器或波形记录仪同时对阶跃信号和响应输出信号进行采集，然后手动调节示波器游标测量通道响应时间；另一种测量设备是将AO/DO输出板卡、AI/DI采集板卡安装到工控机或PXI机箱，构成集成测试装置，使用时，通过软件控制信号输出板卡输出阶跃信号，然后通过采集板卡采集阶跃信号和响应信号，并通过软件进行自动计算。

现有技术存在以下缺点，一是用标准信号发生器生成阶跃信号存在固有误差，且操作繁琐、测试效率低，无法满足时间窗口较短的测试需求；另一方面，装置体积大，不方便现场作业，且无法同步测量分布在距离较远的多路被测通道。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种多通道响应时间自动测试装置及方法，用以解决现有装置测试效率低、装置体积大、且无法同步测量多路被测通道的问题。

一方面，本发明提供了一种多通道响应时间自动测试装置，该装置包括上位机和至少一个下位机；所述上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；所述下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，根据所述设置的阶跃信号参数向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；所述上位机，还用于根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。

进一步的，所述上位机通过级联的方式连接多个下位机实现多通道扩展。

进一步的，所述设置的阶跃信号参数包括设置的阶跃信号输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型以及数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值；

所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号；所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号。

进一步的，所述下位机包括数据处理与网络通信模块、阶跃信号输出模块、同步触发模块和采集模块；

所述数据处理与网络通信模块，用于接收从上位机输出的设置的阶跃信号参数，并根据其中的数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值生成数字量表示的阶跃信号；

所述数据处理与网络通信模块，还用于根据设置的阶跃信号输出通道参数向阶跃信号输出模块对应的阶跃信号输出通道输出数字量表示的阶跃信号，经该阶跃信号输出通道切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；

所述数据处理与网络通信模块，还用于接收采集模块采集的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据并上传至上位机；

所述同步触发模块，通过将选定的下位机的触发输出信号做为其他下位机的触发信号源，进而控制不同下位机同时触发采集。

进一步的，所述数据处理与网络通信模块包括FPGA芯片、以太网接口芯片、SDRAM存储芯片及EEPROM存储芯片；

所述FPGA芯片，通过以太网接口芯片与上位机连接，接收上位机输出的设置的阶跃信号参数，并向上位机传输采集到的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；

所述FPGA芯片，还用于根据数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并输出至阶跃信号输出模块中与设置的阶跃信号输出通道参数对应的阶跃信号输出通道；

所述EEPROM存储芯片，用于存储所述FPGA芯片接收的设置的阶跃信号参数；

所述SDRAM存储芯片，用于辅助缓存所述FPGA芯片接收的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据。

进一步的，所述阶跃信号输出模块包括数字阶跃信号输出模块和模拟阶跃信号输出模块，分别包括至少一个阶跃信号输出通道用于输出与设置的阶跃信号输出类型相对应的模拟阶跃信号和数字阶跃信号。

进一步的，所述模拟阶跃信号输出模块的每一阶跃信号输出通道均包括DAC数模转换电路、抗镜像滤波电路、V/I转换电路、端口防护电路以及程控切换电路；

所述DAC数模转换电路，用于将接收的数字量表示的阶跃信号转换成模拟电压信号；

所述抗镜像滤波电路，用于滤除模拟电压信号中的噪声；

所述V/I转换电路，与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，用于将滤除噪声后的模拟电压信号分别转换为无源电流信号和有源电流信号；

所述程控切换电路，包括控制器和三个并联的第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述第一继电器的一端通过端口防护电路与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，所述第二继电器的一端与V/I转换电路的有源电流信号输出端连接，所述第三继电器的一端与V/I转换电路的无源电流信号输出端连接，通过控制器接收的阶跃信号的输出类型参数控制第一继电器、第二继电器、第三继电器的开合从所述第一、第二、第三继电器的另一端选择输出设置的阶跃信号输出类型的模拟阶跃信号；

所述端口防护电路，用于提供过电压保护。

进一步的，所述数字量阶跃信号输出模块的每一阶跃信号输出通道均包括光继电器，光继电器的输入端接收所述FPGA芯片输出的数字量表示的阶跃信号，光继电器的一个输出端外接电压源，另一输出端根据外接电压源的不同对应输出不同电压幅值的阶跃信号。

进一步的，被测通道的输入端、输出端分别与采集模块中对应采集通道的输入端连接；所述采集模块的每个采集通道均包括信号切换电路、端口防护电路、信号调理电路、ADC模数转换电路、电气隔离电路；

所述信号切换电路，用于根据采集的被测通道的输入、输出的阶跃信号类型切换至采集通道的相应采集类型；

所述端口防护电路，用于提供过电压过电流保护；

所述信号调理电路，用于将被采集的被测通道的输入、输出阶跃信号调理成能够进行模数转换的模拟电压信号；

所述ADC模数转换电路，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号；

所述电气隔离电路，采用电容隔离器件隔离每一采集通道。

根据上述技术方案，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过采用FPGA芯片及阶跃信号输出模块输出满足需求的阶跃信号，消除了标准信号发生器存在的固有误差，并且采用上位机控制下位机进行自动测试，操作简单，提高了测试效率和准确率；

2、采用上位机、下位机分布式设计，不仅便于携带，且可通过上位机远距离控制下位机在野外、高空、水下等现场环境进行测试，提高了装置对测试现场环境的适应性，并且通过级联多个下位机实现通道扩展，可同步测量分布在远距离不同位置的多路被测通道。

另一方面，本发明提供了一种多通道响应时间自动测试方法，包括以下步骤：

设置阶跃信号参数，包括设置阶跃信号输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型、阶跃信号的起点幅值、终点幅值；所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号，所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号；

根据阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；

根据数字量表示的阶跃信号，通过下述方式切换至所述设置的阶跃信号输出类型：

将数字量表示的阶跃信号通过数模转换电路转换获得模拟电压信号，再将模拟电压信号通过转换电路分别转换获得有源电流信号和无源电流信号，所述模拟电压信号、有源电流信号和无源电流信号的输出端分别连接有继电器，通过控制继电器的开合切换至设置的阶跃信号输出类型；根据数字量表示的阶跃信号通过在光继电器的一个输出端外接不同电压源以使光继电器的另一输出端输出对应不同电压幅值的数字量阶跃信号；

根据采集的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。

由于本发明中的多通道响应时间自动测试方法与上述多通道响应时间自动测试装置的原理相同，所以该方法也具有与上述装置相应的技术效果。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为多通道响应时间自动测试装置的示意图；

图2为多通道响应时间自动测试装置中下位机的组成示意图；

图3为本发明实施例数据处理与网络通信模块的组成示意图；

图4为本发明实施例模拟阶跃信号输出模块的示意图；

图5为本发明实施例数字阶跃信号输出模块的示意图；

图6为本发明实施例采集模块的示意图；

图7为多通道响应时间自动测试装置多通道扩展测试实施时的一种示意图；

图8为多通道响应时间自动测试方法实施时的一种流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

装置实施例

本发明的一个具体实施例，公开了一种多通道响应时间自动测试装置，如图1所示。该装置包括上位机和至少一个下位机；所述上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；所述下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，根据所述设置的阶跃信号参数向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；所述上位机，还用于根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。

所述下位机接收到上位机发出的测试指令时，自动向被测通道输出设置的阶跃信号进行测试。

为了装置便于携带，所述上位机和下位机为物理上独立的两部分，所述下位机在结构上采用小尺寸紧凑型设计，且底部设置有常规脚垫和磁吸吸盘，使用时，可放置于桌面，也可通过磁吸吸盘固定于被测设备上，并且下位机内部装有锂电池，可保证装置连续工作8小时以上。

所述响应时间包括上升时间、阶跃响应时间和被测通道的建立时间。

优选的，如图7所示，所述上位机通过级联的方式连接多个下位机实现多通道扩展。当需要测试多路被测通道时，且多路被测通道处于距离较远的不同位置时，所述上位机可通过交换机级联多个下位机以实现多通道扩展进行多路被测通道测试。

具体的，所述设置的阶跃信号参数包括设置的阶跃信号的输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型以及数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值；可以同时通过多个设置的阶跃信号输出通道向被测通道输出设置的输出类型的阶跃信号，以实现对不同被测通道的测试。

优选的，预先对阶跃信号输出通道进行编号，根据多个被测通道的测量需求，选择相应的阶跃信号输出通道并设置对应阶跃信号输出通道的阶跃信号输出类型，从而同时满足多个不同被测通道的测量需求。

所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号，所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号，示例性的，所述不同电压幅值的逻辑电平信号包括24V逻辑电平信号和48V逻辑电平信号，所述电压信号的幅值为0～10V，所述有源电流信号和无源电流信号的幅值为0～20mA。

数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值为用于生成数字量表示的阶跃信号，其中，理想的数字量表示的阶跃信号上升时间为0，但实际电路中受到器件电气参数限制，总是有一定的阶跃时间，在该装置中，因为阶跃信号输出通道的电路速度特性，会产生一定的阶跃时间。

优选的，如图2所示，所述下位机包括数据处理与网络通信模块、阶跃信号输出模块、同步触发模块和采集模块，还包括电池管理模块和内置电池。

所述数据处理与网络通信模块，用于接收从上位机输出的设置的阶跃信号参数，并根据其中的数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值生成数字量表示的阶跃信号；

所述数据处理与网络通信模块，还用于根据设置的阶跃信号输出通道参数向阶跃信号输出模块对应的阶跃信号输出通道输出数字量表示的阶跃信号，经该阶跃信号输出通道切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；

所述数据处理与网络通信模块，还用于接收采集模块采集的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据并上传至上位机；

当所述上位机级联多个下位机时，所述同步触发模块，用于提供对被测通道的输入、输出阶跃信号同步采集的触发信号接口，通过将选定的下位机的触发输出信号做为其他下位机的触发信号源，进而控制不同下位机同时触发采集，触发信号接口采用5V TTL电平，经电气隔离后，直接接入数据处理与网络通信模块，接收采集触发信号。

优选的，如图3所示，所述数据处理与网络通信模块包括FPGA芯片、以太网接口芯片、SDRAM存储芯片及EEPROM存储芯片，所述FPGA芯片EP4CE22F17I7N芯片，所述以太网接口芯片采用W5300芯片，该芯片内置网络协议栈，最高连续通信速率可达50Mbit/s；

所述FPGA芯片，通过以太网接口芯片与上位机连接，接收上位机输出的设置的阶跃信号参数，并向上位机传输采集到的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；

所述FPGA芯片，还用于根据数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并输出至阶跃信号输出模块中与设置的阶跃信号输出通道参数对应的阶跃信号输出通道；

所述EEPROM存储芯片，用于存储所述FPGA芯片接收的设置的阶跃信号参数，还用于存储下位机IP地址和端口号。

所述SDRAM存储芯片，用于辅助缓存所述FPGA芯片接收的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据。

优选的，所述阶跃信号输出模块包括数字阶跃信号输出模块和模拟阶跃信号输出模块，分别包括至少一个阶跃信号输出通道用于输出与设置的阶跃信号输出类型相对应的模拟阶跃信号和数字阶跃信号。

具体的，所述模拟阶跃信号输出模块包括多个相互电气隔离的阶跃信号输出通道，示例性的，设定其通道数为4个，如图4所示。每一阶跃信号输出通道均包括DAC数模转换电路、抗镜像滤波电路、V/I转换电路、端口防护电路以及程控切换电路；

所述DAC数模转换电路，用于将接收的数字量表示的阶跃信号转换成模拟电压信号；

所述抗镜像滤波电路，用于滤除模拟电压信号中的噪声，使阶跃信号波形更加光滑。

所述V/I转换电路，与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，用于利用压流转换芯片将滤除噪声后的模拟电压信号分别转换为无源电流信号和有源电流信号，所述压流转换芯片可以是芯片XTR111、芯片XTR115或芯片XTR116。

所述程控切换电路，包括控制器和三个并联的第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述第一继电器的一端通过端口防护电路与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，所述第二继电器的一端与V/I转换电路的有源电流信号输出端连接，所述第三继电器的一端与V/I转换电路的无源电流信号输出端连接，通过控制器接收的阶跃信号的输出类型参数控制第一继电器、第二继电器、第三继电器的开合从所述第一、第二、第三继电器的另一端选择输出设置的阶跃信号输出类型的模拟阶跃信号；

装置开始测试时，下位机根据接收到的设置的阶跃信号参数，先通过模拟阶跃信号输出模块每个通道上的程控切换继电器切换到设置的阶跃信号输出类型，然后控制DAC数模转换电路将数字量表示的阶跃信号转换为模拟电压信号。

所述端口防护电路，用于提供过电压保护。

优选的，如图5所示，所述数字量阶跃信号输出模块包括多个相互电气隔离的数字阶跃信号输出通道，示例性的，设定其通道数为4个。每一阶跃信号输出通道均包括光继电器，光继电器的输入端接收所述FPGA芯片输出的数字量表示的阶跃信号，光继电器的一个输出端外接电压源，另一输出端根据外接电压源的不同对应输出不同电压幅值的阶跃信号，所述光继电器采用光电隔离的方式将输入的数字量表示的阶跃信号、输出的对应电压幅值的数字量阶跃信号进行隔离，所述光继电器的响应速度快且不存在电磁继电器固有的触点抖动问题。

优选的，被测通道的输入端、输出端分别与采集模块中对应采集通道的输入端连接；如图6所示，所述采集模块包含多路相互电气隔离的采集通道，示例性的，设定其采集通道数为8，每个采集通道均包括信号切换电路、端口防护电路、信号调理电路、ADC模数转换电路、电气隔离电路；

采集模块的每一采集通道能够采集4种不同类型的信号，包括24V/48V的逻辑电平信号、0～10V模拟电压信号以及0～30mA有源电流信号和无源电流信号，图6中①对应的采集通道可以采集24V/48V的逻辑电平信号和0～10V模拟电压信号，图6中②、③对应的采集通道可以分别采集0～30mA有源电流信号、0～30mA无源电流信号。

所述信号切换电路，包括三个相同的继电器，所述三个继电器的输入端分别用于接收不同类型的信号，根据采集的被测通道的输入、输出的阶跃信号类型通过控制三个继电器的开合切换至采集通道的相应采集类型，三个继电器的输出端分别与端口防护电路连接，所述端口防护电路，用于提供过电压过电流保护；

所述信号调理电路，用于将被采集的被测通道的输入、输出阶跃信号调理成能够进行模数转换的模拟电压信号；

所述ADC模数转换电路，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号，ADC模数转换电路采用AD7685芯片，该芯片最大转换频率250kS/s，分辨率为16位，满足信号采集要求。

所述电气隔离电路，采用电容隔离器件隔离每一采集通道，有效防止采集通道间的串扰，保证系统运行的可靠性。

与现有技术相比，本发明提供多通道响应时间自动测试的装置，一方面，通过采用FPGA芯片及阶跃信号输出模块输出满足需求的阶跃信号，消除了标准信号发生器存在的固有误差，并且采用上位机控制下位机进行自动测试，操作简单，提高了测试效率和准确率；另一方面，采用上位机、下位机分布式设计，不仅便于携带，且可通过上位机远距离控制下位机在野外、高空、水下等现场环境进行测试，提高了装置对测试现场环境的适应性，并且通过级联多个下位机实现通道扩展，可同步测量分布在远距离不同位置的多路被测通道。

方法实施例

本发明的另一个具体实施例，公开了一种多通道响应时间自动测试的方法，如图8所示，包括以下步骤：

设置阶跃信号参数，包括设置阶跃信号的输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型、阶跃信号的起点幅值、终点幅值；所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号，所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号，示例性的，所述不同电压幅值的逻辑电平信号包括24V逻辑电平信号和48V逻辑电平信号，所述电压信号的幅值为0～10V，所述有源电流信号和无源电流信号的幅值为0～20mA。

根据阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；

根据数字量表示的阶跃信号，通过下述方式切换至所述设置的阶跃信号输出类型：

将数字量表示的阶跃信号通过数模转换电路转换获得模拟电压信号，再将模拟电压信号通过转换电路分别转换获得有源电流信号和无源电流信号，所述模拟电压信号、有源电流信号和无源电流信号的输出端分别连接有继电器，通过控制继电器的开合切换至设置的阶跃信号输出类型；根据数字量表示的阶跃信号通过在光继电器的一个输出端外接不同电压源以使光继电器的另一输出端输出对应不同电压幅值的数字量阶跃信号；

所述采集模块的每一采集通道能够采集4种不同类型的信号，包括24V/48V的逻辑电平信号、0～10V模拟电压信号以及0～30mA有源电流信号和无源电流信号。

根据采集的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。

与现有技术相比，本发明提供多通道响应时间自动测试的方法，一方面，通过采用FPGA芯片设置阶跃信号参数输出满足需求的阶跃信号，消除了标准信号发生器产生的阶跃信号存在的固有误差，并且基于采用上位机控制下位机的方法进行自动测试，操作简单，提高了测试效率和准确率；另一方面，采用上位机、下位机分布式设计，不仅便于携带，且可通过上位机远距离控制下位机在野外、高空、水下等现场环境进行测试，提高了装置对测试现场环境的适应性，并且通过级联多个下位机实现通道扩展，可同步测量分布在远距离不同位置的多路被测通道。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，包括上位机和至少一个下位机；

所述上位机，用于设置阶跃信号参数并输出至下位机，控制下位机进行测试；

所述下位机，用于接收并存储上位机设置的阶跃信号参数，根据所述设置的阶跃信号参数向被测通道输出阶跃信号，并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据，进而上传至上位机；所述设置的阶跃信号参数包括设置的阶跃信号输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型以及数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值；

所述上位机，还用于根据接收的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间；

所述下位机包括数据处理与网络通信模块、阶跃信号输出模块、同步触发模块和采集模块；

所述数据处理与网络通信模块，用于接收从上位机输出的设置的阶跃信号参数，并根据其中的数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值生成数字量表示的阶跃信号；

所述数据处理与网络通信模块，还用于根据设置的阶跃信号输出通道参数向阶跃信号输出模块对应的阶跃信号输出通道输出数字量表示的阶跃信号，经该阶跃信号输出通道切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；

所述数据处理与网络通信模块，还用于接收采集模块采集的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据并上传至上位机；

所述数据处理与网络通信模块包括以太网接口芯片，该以太网接口芯片内置网络协议栈；

所述同步触发模块，通过将选定的下位机的触发输出信号做为其他下位机的触发信号源，进而控制不同下位机同时触发采集；

所述阶跃信号输出模块包括数字阶跃信号输出模块和模拟阶跃信号输出模块，分别包括至少一个阶跃信号输出通道用于输出与设置的阶跃信号输出类型相对应的模拟阶跃信号和数字阶跃信号；

所述模拟阶跃信号输出模块的每一阶跃信号输出通道均包括DAC数模转换电路、抗镜像滤波电路、V/I转换电路、端口防护电路以及程控切换电路；

所述DAC数模转换电路，用于将接收的数字量表示的阶跃信号转换成模拟电压信号；

所述抗镜像滤波电路，用于滤除模拟电压信号中的噪声；

所述V/I转换电路，与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，用于将滤除噪声后的模拟电压信号分别转换为无源电流信号和有源电流信号；

所述程控切换电路，包括控制器和三个并联的第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述第一继电器的一端通过端口防护电路与所述抗镜像滤波电路的输出端连接，所述第二继电器的一端与V/I转换电路的有源电流信号输出端连接，所述第三继电器的一端与V/I转换电路的无源电流信号输出端连接，通过控制器接收的阶跃信号的输出类型参数控制第一继电器、第二继电器、第三继电器的开合从所述第一、第二、第三继电器的另一端选择输出设置的阶跃信号输出类型的模拟阶跃信号；

所述端口防护电路，用于提供过电压保护；

被测通道的输入端、输出端分别与采集模块中对应采集通道的输入端连接；所述采集模块的每个采集通道均包括信号切换电路、端口防护电路、信号调理电路、ADC模数转换电路、电气隔离电路；

所述信号切换电路，用于根据采集的被测通道的输入、输出的阶跃信号类型切换至采集通道的相应采集类型；

所述端口防护电路，用于提供过电压过电流保护；

所述信号调理电路，用于将被采集的被测通道的输入、输出阶跃信号调理成能够进行模数转换的模拟电压信号；

所述ADC模数转换电路，用于将模拟电压信号转换为数字电压信号；

所述电气隔离电路，采用电容隔离器件隔离每一采集通道。

2.根据权利要求1所述的一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，所述上位机通过级联的方式连接多个下位机实现多通道扩展。

3.根据权利要求1或2所述的一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，

所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号，所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号。

4.根据权利要求3所述的一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，所述数据处理与网络通信模块还包括FPGA芯片、SDRAM存储芯片及EEPROM存储芯片；

所述FPGA芯片，通过以太网接口芯片与上位机连接，接收上位机输出的设置的阶跃信号参数，并向上位机传输采集到的被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；

所述FPGA芯片，还用于根据数字量表示的阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并输出至阶跃信号输出模块中与设置的阶跃信号输出通道参数对应的阶跃信号输出通道；

所述EEPROM存储芯片，用于存储所述FPGA芯片接收的设置的阶跃信号参数；

所述SDRAM存储芯片，用于辅助缓存所述FPGA芯片接收的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据。

5.根据权利要求4所述的一种多通道响应时间自动测试装置，其特征在于，所述数字量阶跃信号输出模块的每一阶跃信号输出通道均包括光继电器，光继电器的输入端接收所述FPGA芯片输出的数字量表示的阶跃信号，光继电器的一个输出端外接电压源，另一输出端根据外接电压源的不同对应输出不同电压幅值的阶跃信号。

6.一种多通道响应时间自动测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过以太网接口芯片接收上位机输出的设置的阶跃信号参数，包括设置阶跃信号输出通道、对应输出通道的阶跃信号输出类型、阶跃信号的起点幅值、终点幅值；所述阶跃信号的输出类型包括数字量阶跃信号和模拟量阶跃信号，所述数字量阶跃信号的输出类型包括不同电压幅值的逻辑电平信号，所述模拟量阶跃信号的输出类型包括电压信号、有源电流信号和无源电流信号；所述以太网接口芯片内置网络协议栈；

根据阶跃信号的起点幅值、终点幅值获得数字量表示的阶跃信号，并切换至设置的阶跃信号输出类型后，输出至与阶跃信号参数中所包括的输出通道对应的被测通道；并采集被测通道的输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据；

根据数字量表示的阶跃信号，通过下述方式切换至所述设置的阶跃信号输出类型：

将数字量表示的阶跃信号通过数模转换电路转换获得模拟电压信号，再将模拟电压信号通过转换电路分别转换获得有源电流信号和无源电流信号，所述模拟电压信号、有源电流信号和无源电流信号的输出端分别连接有继电器，通过控制继电器的开合切换至设置的阶跃信号输出类型；根据数字量表示的阶跃信号通过在光继电器的一个输出端外接不同电压源以使光继电器的另一输出端输出对应不同电压幅值的数字量阶跃信号；

通过下述方式进行信号采集：

被测通道的输入端、输出端分别与采集模块中对应采集通道的输入端连接；

根据采集的被测通道的输入、输出的阶跃信号类型切换至采集通道的相应采集类型；

将被采集的被测通道的输入、输出阶跃信号调理成能够进行模数转换的模拟电压信号；

将模拟电压信号转换为数字电压信号；

根据采集的转换为数字电压信号后的所述输入阶跃信号波形数据和输出响应波形数据进行波形显示并确定响应时间。

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