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(guān)；由單片機逐路選通模擬開關(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(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(shè)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)進行顯示和打印；同時單片機把運算結(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(shè)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(shù)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(shù)與測量控制技術(shù)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(guān)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(guān)，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(shù)的進步更深刻地影響儀器儀表的設(shè)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(guān)文章:高效液相色譜儀原理