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未来的新型仪器仪表
来源:  作者:本站
近20年来,仪器仪表发展尤为迅速,特别是这些年来计算机技术迅猛发展,广泛渗透到仪器仪表领域,出现崭新的一代仪器仪表——智能仪器、虚拟仪器和网络化仪器.

智能仪器

智能仪器是将人工智能的理论、方法和技术应用于仪器,使其具有类似人智能特性或功能的仪器。为了实现这种特性或功能,智能仪器中一般都使用嵌入微处理器的系统芯片(SOC)、或数字信号处理器(DSP)及专用电路(ASIC),仪器内部带有处理能力很强的智能软件。仪器仪表已不再是简单的硬件实体,而是硬件、软件相结合,软件在仪器智能高低方面起重要作用的新型仪器。


仪器与微处理器相结合,取代了许多笨重的硬件,内部结构和前面板大为改观,节省许多开关和调节旋钮。微处理器通过键盘或遥控接口接受命令和信号,并用来控制仪器的运行,执行常规测量,对数据进行智能分析和处理,数字显示或传送,而传统的模拟方法是很难做到的。智能仪器具有如下特点:

(1)采集信息借助于传感器和变送器,按处理器的要求采集电量和非电量.

(2)与外界对话使用智能接口进行人机对话及与外部仪器设备对话,接入自动测试系统,甚至接入Internet。另一方面,使用者借助面板上的键盘和显示屏,可用对话方式选择测量功能、设置参数。当然,通过显示器等也可获得测量结果.

(3)记忆信息智能仪器的存储器既用来存储测量程序、相关的数学模型以及操作人员输入的信息,又用来存储以前测得的和现在测得的各种数据.

(4)处理信息按设置的程序对测得的数据进行算术运算,求均值、对数、方差、标准偏差等数学运算FFT变换,求解代数方程,比较、判断、推理等.

(5)控制以分析、比较和推理的结果输出相应的控制信息.

(6)自检自诊断自测试(自检)程序对仪器自身各部分进行检测,验证能否正常工作。自检及格时显示通过信息或发出相应声音。否则,运行自诊断程序,进一步检查仪器的哪一部分出了故障,并显示相应的信息。若仪器中考虑了替换方案,则经内部协调和重组还可自动修复.

(7)自补偿自适应智能仪器能适应外界的变化。比如,能自动补偿环境温度、压力等对被测量的影响,能补偿输入的非线性,并根据外部负载的变化自动输出与其匹配的信号等.

(8)自校准自学习智能仪器常常通过自校准(校准零点、增益等)来保证自身的准确度。不仅如此,它们还能通过自学习学会处理更多更复杂的测控程序.

虚拟仪器

虚拟仪器是充分利用计算机技术,并可由用户自己设计、自己定义的仪器。它通常由计算机、仪器模块和软件三部分组成。仪器模块的功能主要靠软件实现,通过编程在显示屏上构成波形发生器、示波器或数字万用表等传统仪器的软面板,而波形发生器发生的波形、频率、占空比、幅值、偏置等,或者示波器的测量通道、标尺比例、时基、极性、触发信号(沿口、电平、类型……)等都可用鼠标或按键进行设置,如同常规仪器一样使用,不过,虚拟仪器具有更强的分析处理能力。随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展,用户只能使用制造商提供的仪器功能的传统观念正在改变,而用户自己设计、定义的范围进一步扩大;同一台虚拟仪器可在更多场合应用,比如既可在电量测量中应用,又可在振动、运动和图像等非电量测量中应用,甚至在网络测控中应用。
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