智能儀器的工作原理、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢

智能儀器的出現，極大地擴充了傳統儀器的應用范圍。智能儀器憑借其體積小、功能強、功耗低等優(yōu)勢，迅速地在家用電器、科研單位和工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應用。

1.智能儀器的工作原理

傳感器拾取被測參量的信息并轉換成電信號，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開(kāi)關(guān)；由單片機逐路選通模擬開(kāi)關(guān)將各輸入通道的信號逐一送入程控增益放大器，放大后的信號經(jīng)A／D轉換器轉換成相應的脈沖信號后送入單片機中；單片機根據儀器所設定的初值進(jìn)行相應的數據運算和處理(如非線(xiàn)性校正等)；運算的結果被轉換為相應的數據進(jìn)行顯示和打??；同時(shí)單片機把運算結果與存儲于片內FlashROM(閃速存儲器)或E2PROM(電可擦除存貯器)內的設定參數進(jìn)行運算比較后，根據運算結果和控制要求，輸出相應的控制信號(如報警裝置觸發(fā)、繼電器觸點(diǎn)等)。此外，智能儀器還可以與PC機組成分布式測控系統，由單片機作為下位機采集各種測量信號與數據，通過(guò)串行通信將信息傳輸給上位機——PC機，由PC機進(jìn)行全局管理。

2.智能儀器的功能特點(diǎn)

隨著(zhù)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成了CPU、存儲器、定時(shí)器/計數器、并行和串行接口、看門(mén)狗、前置放大器甚至A／D、D／A轉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)出現了。以單片機為主體，將計算機技術(shù)與測量控制技術(shù)結合在一起，又組成了所謂的“智能化測量控制系統”，也就是智能儀器。

與傳統儀器儀表相比，智能儀器具有以下功能特點(diǎn)：

①操作自動(dòng)化。儀器的整個(gè)測量過(guò)程如鍵盤(pán)掃描、量程選擇、開(kāi)關(guān)啟動(dòng)閉合、數據的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用單片機或微控制器來(lái)控制操作，實(shí)現測量過(guò)程的全部自動(dòng)化。

②具有自測功能，包括自動(dòng)調零、自動(dòng)故障與狀態(tài)檢驗、自動(dòng)校準、自診斷及量程自動(dòng)轉換等。智能儀表能自動(dòng)檢測出故障的部位甚至故障的原因。這種自測試可以在儀器啟動(dòng)時(shí)運行，同時(shí)也可在儀器工作中運行，極大地方便了儀器的維護。

③具有數據處理功能，這是智能儀器的主要優(yōu)點(diǎn)之一。智能儀器由于采用了單片機或微控制器，使得許多原來(lái)用硬件邏輯難以解決或根本無(wú)法解決的問(wèn)題，現在可以用軟件非常靈活地加以解決。例如，傳統的數字萬(wàn)用表只能測量電阻、交直流電壓、電流等，而智能型的數字萬(wàn)用表不僅能進(jìn)行上述測量，而且還具有對測量結果進(jìn)行諸如零點(diǎn)平移、取平均值、求極值、統計分析等復雜的數據處理功能，不僅使用戶(hù)從繁重的數據處理中解放出來(lái)，也有效地提高了儀器的測量精度。(end)