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(xiàn)，極大地擴充了傳統(tǒng)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(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關；由單片機逐路選通模擬開關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(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應的脈沖信號后送入單片機中；單片機根據(jù)儀器所設定的初值進行相應的數(shù)據(jù)運算和處理（如非線性校正等）；運算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)據(jù)進行顯示和打?。煌瑫r單片機把運算結(jié)果與存儲于片內(nèi)flashrom（閃速存儲器）或e2prom（電可擦除存貯器）內(nèi)的設定參數(shù)進行運算比較后，根據(jù)運算結(jié)果和控制要求，輸出相應的控制信號（如報警裝置觸發(fā)、繼電器觸點等）。此外，智能儀器還可以與pc機組成分布式測控系統(tǒng)，由單片機作為下位機采集各種測量信號與數(shù)據(jù)，通過串行通信將信息傳輸給上位機——pc機，由pc機進行全局管理。 

        2、智能儀器的功能特點 

       隨著微電子技術的不斷發(fā)展，集成了cpu、存儲器、定時器/計數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器甚至a／d、d／a轉(zhuǎn)換器等電路在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路芯片（即單片機）出現(xiàn)了。以單片機為主體，將計算機技術與測量控制技術結(jié)合在一起，又組成了所謂的“智能化測量控制系統(tǒng)”，也就是智能儀器。 

        與傳統(tǒng)儀器儀表相比，智能儀器具有以下功能特點： 

       ①操作自動化。儀器的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關啟動閉合、數(shù)據(jù)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控制操作，實現(xiàn)測量過程的全部自動化。 

       ②具有自測功能，包括自動調(diào)零、自動故障與狀態(tài)檢驗、自動校準、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等。智能儀表能自動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時運行，同時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(shù)據(jù)處理功能，這是智能儀器的主要優(yōu)點之一。智能儀器由于采用了單片機或微控制器，使得許多原來用硬件邏輯難以解決或根本無法解決的問題，現(xiàn)在可以用軟件非常靈活地加以解決。例如，傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表只能測量電阻、交直流電壓、電流等，而智能型的數(shù)字萬用表不僅能進行上述測量，而且還具有對測量結(jié)果進行諸如零點平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計分析等復雜的數(shù)據(jù)處理功能，不僅使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來，也有效地提高了儀器的測量精度。 

       ④具有友好的人機對話能力。智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開關，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實現(xiàn)某種測量功能。與此同時，智能儀器還通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及對測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時告訴操作人員，使儀器的操作更加方便直觀。 

       ⑤具有可程控操作能力。一般智能儀器都配有gpib、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所需要的多種功能的自動測量系統(tǒng)，來完成更復雜的測試任務。 

        3、智能儀器的發(fā)展概況 

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

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

        90年代，儀器儀表的智能化突出表現(xiàn)在以下幾個方面：微電子技術的進步更深刻地影響儀器儀表的設計；dsp芯片的問世，使儀器儀表數(shù)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(shù)據(jù)處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；vxi總線得到廣泛的應用。 

        近年來，智能化測量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣智能化測量控制儀表，例如，能夠自動進行差壓補償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計，能夠進行程序控溫的智能多段溫度控制儀，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字pid和各種復雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器，以及能夠?qū)Ω鞣N譜圖進行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等。 

       國際上智能測量儀表更是品種繁多，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、靜壓等實現(xiàn)自動補償，其精度可達到 高效液相色譜儀相關文章:高效液相色譜儀原理