智能儀器基本組成原理及其發(fā)展趨勢分析

       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f(wàn)lashrom（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。 

       ④具有友好的人機對話(huà)能力。智能儀器使用鍵盤(pán)代替傳統儀器中的切換開(kāi)關(guān)，操作人員只需通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令，就能實(shí)現某種測量功能。與此同時(shí)，智能儀器還通過(guò)顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及對測量數據的處理結果及時(shí)告訴操作人員，使儀器的操作更加方便直觀(guān)。 

       ⑤具有可程控操作能力。一般智能儀器都配有g(shù)pib、rs232c、rs485等標準的通信接口，可以很方便地與pc機和其他儀器一起組成用戶(hù)所需要的多種功能的自動(dòng)測量系統，來(lái)完成更復雜的測試任務(wù)。 

        3、智能儀器的發(fā)展概況 

        80年代，微處理器被用到儀器中，儀器前面板開(kāi)始朝鍵盤(pán)化方向發(fā)展，測量系統常通過(guò)ieee—488總線(xiàn)連接。

         不同于傳統獨立儀器模式的個(gè)人儀器得到了發(fā)展等。 
    

        90年代，儀器儀表的智能化突出表現在以下幾個(gè)方面：微電子技術(shù)的進(jìn)步更深刻地影響儀器儀表的設計；dsp芯片的問(wèn)世，使儀器儀表數字信號處理功能大大加強；微型機的發(fā)展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；vxi總線(xiàn)得到廣泛的應用。 

        近年來(lái)，智能化測量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國內市場(chǎng)上已經(jīng)出現了多種多樣智能化測量控制儀表，例如，能夠自動(dòng)進(jìn)行差壓補償的智能節流式流量計，能夠進(jìn)行程序控溫的智能多段溫度控制儀，能夠實(shí)現數字pid和各種復雜控制規律的智能式調節器，以及能夠對各種譜圖進(jìn)行分析和數據處理的智能色譜儀等。 

       國際上智能測量?jì)x表更是品種繁多，例如，美國honeywell公司生產(chǎn)的dstj-3000系列智能變送器，能進(jìn)行差壓值狀態(tài)的復合測量，可對變送器本體的溫度、靜壓等實(shí)現自動(dòng)補償，其精度可達到 高效液相色譜儀相關(guān)文章:高效液相色譜儀原理