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智能儀器的開展趨勢是微型化、網絡化
1. 智能儀器的作業原理 
     傳感器拾取被測參量的信息並變換成電信號,經濾波去掉攪擾後送入多路模仿開關;由單片機逐路選通模仿開關將各輸入通道的信號逐個送入程控增益擴大器,擴大後的信號經A/D變換器變換成相應的脈衝信號後送入單片機中;單片機依據儀器所設定的初值進行相應的數據運算和處理(如非線性校對等);運算的成果被變換為相應的數據進行顯現和打印;一同單片機把運算成果與存儲於片內FlashROM(閃速存儲器)或E2PROM(電可擦除存貯器)內的設定參數進行運算比較後,依據運算成果和操控請求,輸出相應的操控信號(如報警裝置觸發、繼電器觸點等)。此外,智能儀器還可以與PC機構成分布式測控體係,由單片機作為下位機收集各種丈量信號與數據,經過串行通訊將信息傳輸給上位機——PC機,由PC機進行全局辦理。
        
      2. 智能儀器的功用特色
     跟著微電子技能的不斷開展,集成了CPU、存儲器、定時器/計數器、並行和串行接口、看門狗、前置擴大器乃至A/D、D/A變換器等電路在一塊芯片上的超大規模集成電路芯片(即單片機)呈現了。以單片機為主體,將計算機技能與丈量操控技能聯係在一同,又構成了所謂的“智能化丈量操控體係”,也即是智能儀器。
       與傳統儀器外表比較,智能儀器具有以下功用特色:
        ①操作主動化。儀器的全部丈量進程如鍵盤掃描、量程挑選、開關啟動閉合、數據的收集、傳輸與處理以及顯現打印等都用單片機或微操控器來操控操作,完結丈量進程的悉數主動化。
        ②具有自測功用,包含主動調零、主動毛病與狀況查驗、主動校準、自確診及量程主動變換等。智能外表能主動檢查出毛病的部位乃至毛病的因素。這種自測驗可以在儀器啟動時運轉,一同也可在儀器作業中運轉,極大當地便了儀器的保護。
        ③具有數據處理功用,這是智能儀器的首要長處之一。智能儀器因為采用了單片機或微操控器,使得很多原來用硬件邏輯難以處理或底子無法處理的疑問,如今可以用軟件非常靈敏地加以處理。例如,傳統的數字萬用表隻能丈量電阻、交直流電壓、電流等,而智能型的數字萬用表不隻能進行上述丈量,並且還具有對丈量成果進行諸如零點平移、取平均值、求極值、統計剖析等雜亂的數據處理功用,不隻運用戶從繁重的數據處理中解放出來,也有效地提高了儀器的丈量精度。
        ④具有友愛的人機對話才能。智能儀器運用鍵盤替代傳統儀器中的切換開關,操作人員隻需經過鍵盤輸入命令,就能完結某種丈量功用。與此一同,智能儀器還經過顯現屏將儀器的運轉情況、作業狀況以及對丈量數據的處理成果及時通知操作人員,使儀器的操作愈加便利直觀。
        ⑤具有可程控操作才能。一般智能儀器都配有GPIB、RS232C、RS485等規範的通訊接口,可以很便利地與PC機和別的儀器一同構成用戶所需求的多種功用的主動丈量體係,來完結更雜亂的測驗使命。

      3. 智能儀器的開展概略
     80年代,微處理器被用到儀器中,儀器前麵板開端朝鍵盤化方向開展,丈量體係常經過IEEE—488總線銜接。不一樣於傳統獨立儀器形式的自己儀器得到了開展等。
     90年代,儀器外表的智能化突出表如今以下幾個方麵:微電子技能的進步更深刻地影響儀器外表的規劃;DSP芯片的問世,使儀器外表數字信號處理功用大大加強;微型機的開展,使儀器外表具有更強的數據處理才能;圖畫處理功用的添加非常遍及;VXI總線得到廣泛的運用。

     這些年,智能化丈量操控外表的開展尤為敏捷。國內市場上現已呈現了多種多樣智能化丈量操控外表,例如,可以主動進行差壓抵償的智能節流式流量計,可以進行程序控溫的智能多段溫度操控儀,可以完結數字PID和各種雜亂操控規律的智能式調理器,以及可以對各種譜圖進行剖析和數據處理的智能色譜儀等。

     國際上智能丈量外表更是品種繁多,例如,美國HONEYWELL公司出產的DSTJ-3000係列智能變送器,能進行差壓值狀況的複合丈量,可對變送器本體的溫度、靜壓等完結主動抵償,其精度可到達±0.1%FS;美國RACA-DANA公司的9303型超高電平表,運用微處理器消除電流流經電阻所發生的熱噪聲,丈量電平可低達-77dB;美國FLUKE公司出產的超級多功用校準器5520A,內部采用了3個微處理器,其短期穩定性到達1ppm,線性度可到達0.5ppm;美國FOXBORO公司出產的數字化自整定調理器,采用了專家體係技能,可以像有經曆的操控工程師那樣,依據現場參數敏捷地整定調理器。這種調理器特別適合於目標改變頻頻或非線性的操控體係。因為這種調理器可以主動整定調理參數,可使全部體係在出產進程中始終保持最好品質。

      4. 智能儀器開展趨勢
      4.1 微型化
     微型智能儀器指微電子技能、微機械技能、信息技能等歸納運用於儀器的出產中,從而使儀器變成體積小、功用徹底的智能儀器。它可以完結信號的收集、線性化處理、數字信號處理,操控信號的輸出、擴大、與別的儀器的接口、與人的交互等功用。微型智能儀器跟著微電子機械技能的不斷開展,其技能不斷老練,報價不斷下降,因而其運用範疇也將不斷擴大。它不光具有傳統儀器的功用,並且能在主動化技能、航天、軍事、生物技能、醫療範疇起到共同的作用。例如,現在要一同丈量一個患者的幾個不一樣的參量,並進行某些參量的操控,一般患者的體內要**幾個管子,這添加了患者感染的時機,微型智能儀器能一同丈量多參數,並且體積小,可植入人體,使得這些疑問得到處理。

      4.2 多功用
     多功用自身即是智能儀器外表的一個特色。例如,為了規劃速度較快和構造較雜亂的數字體係,儀器出產廠家製作了具有脈衝發生器、頻率合成器和恣意波形發生器等功用的函數發生器。這種多功用的歸納型商品不光在性能上(如準確度)比專用脈衝發生器和頻率合成器高,並且在各種測驗功用上供給了較好的處理方案。
 
      4.3 人工智能化
     人工智能是計算機運用的一個簇新範疇,運用計算機模仿人的智能,用於機器人、醫療確診、專家體係、推理證明等各方麵。智能儀器的進一步開展將富含必定的人工智能,即替代人的一部分腦力勞動,從而在視覺(圖形及顏色辨讀)、聽覺(語音辨認及言語領會)、思想(推理、判別、學習與聯想)等方麵具有必定的才能。這樣,智能儀器可無需人的幹涉而自主地完結檢查或操控功用。明顯,人工智能在現代儀器外表中的運用,使咱們不隻可以處理用傳統辦法很難處理的一類疑問,並且可望處理用傳統辦法底子不能處理的疑問。

      4.4融合ISP和EMIT技能,完結儀器外表體係的Internet接入(網絡化)
     伴跟著網絡技能的飛速開展,Internet技能正在逐步向工業操控和智能儀器外表體係規劃範疇浸透,完結智能儀器外表體係根據Internet的通訊才能以及對規劃好的智能儀器外表體係進行長途晉級、功用重置和體係保護。
      在體係編程技能(In-SystemProgramming,簡稱ISP技能)是對軟件進行修正、組態或重組的一種最新技能。它是LATTICE半導體公司首要提出的一種使咱們在商品規劃、製作進程中的每個環節,乃至在商品賣給最終用戶今後,具有對其器材、電路板或全部電子體係的邏輯和功用隨時進行組態或重組才能的最新技能。ISP技能消除了傳統技能的某些約束和銜接弊病,有利於在板規劃、製作與編程。ISP硬件靈敏且易於軟件修正,便於規劃開發。因為ISP器材可以像任何別的器材相同,在打印電路板(PCB)上處理,因而編程ISP器材不需求專門編程器和較雜亂的流程,隻需經過PC機,嵌入式體係處理器乃至INTERNET長途網進行編程。
     EMIT嵌入式微型因特網互聯技能是emWare公司創建ETI(eXtend theInternet)擴展Internet聯盟時提出的,它是一種將單片機等嵌入式設備接入Internet的技能。運用該技能,可以將8位和16位單片機體係接入Internet,完結根據Internet的長途數據收集、智能操控、上載/下載數據文件等功用。
     現在美國ConnectOne公司、emWare公司、TASKING公司和國內的P&S公司等均供給根據Internet的DeviceNetworking的軟件、固件(Firmware)和硬件商品。

      4.5 虛擬儀器是智能儀器開展的新階段
     丈量儀器的首要功用都是由數據收集、數據剖析和數據顯現等三大多數構成的。在虛擬現實體係中,數據剖析和顯現徹底用PC機的軟件來完結。因而,隻需額定供給必定的數據收集硬件,就可以與PC機構成丈量儀器。這種根據PC機的丈量儀器稱為虛擬儀器。在虛擬儀器中,運用同一個硬件體係,隻需運用不一樣的軟件編程,就可得到功用徹底不一樣的丈量儀器。可見,軟件體係是虛擬儀器的中心,“軟件即是儀器”。
 
     傳統的智能儀器首要在儀器技能中用了某種計算機技能操控工程網版權所有,而虛擬儀器則強調在通用的計算機技能中吸收儀器技能。作為虛擬儀器中心的軟件體係具有通用性、通俗性、可視性、可擴展性和晉級性,能為用戶帶來極大的利益,因而,具有傳統的智能儀器所無法比擬的運用遠景和市場。

      5. 結束語
     智能儀器是計算機科學、電子學、數字信號處理、人工智能、VLSI等新式技能與傳統的儀器外表技能的聯係。跟著專用集成電路、自己儀器等有關技能的開展,智能儀器將會得到愈加廣泛的運用。作為智能儀器中心部件的單片計算機技能是推進智能儀器向小型化、多功用化、愈加靈敏的方向開展的動力。可以預料,各種功用的智能儀器在不遠的將來會廣泛地運用在社會的各個範疇。

 

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