智能仪表技术

（2）微机扩展式：以个人计算机(PC)为核心 的应用扩展型测量仪器。个人计算机仪器 (PCI)或称微机卡式仪器。
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第一章： 概述
EPROM
仪器（监控程序） 内存（应用程序）
外部通 信接口
IEEE-488 RS-232C
CAMAC
CRT
电量
终端申请 A/D
CPU 内总线
接口电路
模拟输出 D/A
智能仪表技术
E—Mail： Wuhf@glcat.edu.cn
第一章： 概述
本节内容提要
1、智能仪表定义; 2、智能仪表的分类、基本结构与特点; 3、智能仪表的发展与应用; 4、虚拟仪表与自动测试系统; 5、智能仪表应用实例简介
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第一章： 概述
1.1、智能仪表定义与分类
1、仪器仪表定义 （1）仪器仪表 ： 信息获取的工具、认识世界的工 具，是一个系统或装置 （2）最基本的作用： 是延伸扩展补充或代替人的听觉、视 觉、触觉等器官的功能
气功、 电动单元 组合仪表
计算机 控制系统
(DDC)
分散控制系统 DCS
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1.4 虚拟仪器与自动测试系统
1、自动测试系统 以计算机和信息处理为中心的自动测
试系统在科学研究和实际工程领域都得 到了广泛的应用
自动测试系统由硬件和软件两部分组 成:
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第一章： 概述
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第一章： 概述
3.基本工作方式： （1）基地 （2） 遥控
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4、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)友好的人机对话接口 (3)记忆信息 (4) 信息处理 (5) 信息控制。 (6)自检自诊断自测试(自检)程序 (7)自补偿自适应 (8)自校准自学习
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2、几类测试计量仪器 （1）几何量：长度、角度、相互位置、位移、测量
仪器等 （2）机械量：各种测力仪、硬度仪、加速度、力矩
测量仪 （3）热工量：温度、湿度、流量测量仪器等 （4）光学参数：如光度计、光谱仪、色度计、光学
传递函数测量仪等。 （5）电离辐射：各种放射性、X、γ射线及中子计量
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4、三代仪器仪表
（1）第一代：指针式（或模拟式）仪器仪表
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（2）第二代为数字式仪器仪表
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（3）第三代就是智能式仪器仪表
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第一章： 概述
1.2、智能仪表的分类、基本结构与特点
1、分类：智能仪表的四个层次
仪器等。
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3、智能仪表 （1）智能：
指个体对客观事物进行合理分析、判断 及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜 的综合能力，也有认为智能是多种才能的总 和。 （2）智能仪表：
都带有电脑或单（片）板机作为仪器控 制中心，代替人的许多操作，从而保证仪器 能够发挥最佳的工作效能
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（2）虚拟仪器的功能 虚拟仪器包括硬件和软件两个基本要素。
硬件的主要功能是获取真实世界中的被测信号， 分为两类 :一类是满足一般科学研究与工程领域测 试任务要求的虚拟仪器; 一类是用于高可靠性的关键任务，如航 空航天、国防等应用的高端VXI仪器
软件的功能定义了仪器的功能
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（3）虚拟仪器的特点: 【1】智能化程度高，处理能力强 ; 【2】复用性强，系统费用低 ; 【3】可操作性强; 【4】虚拟仪器的数据采集(DAQ)方式
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1.5、智能仪表应用实例简介----电话遥控
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2、虚拟仪器系统: 虚拟仪器—在通用计算机平台上，
用户根据需求来定义和设计仪器的测试 功能。
实质—充分利用计算机的最新技术来 实现和扩展传统仪器的功能。
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第一章： 概述
（1）虚拟仪器的 组成:
虚拟仪器系 统的构成有多种方 式，主要取决于系 统所采用的硬件和 接口方式
1 电话遥控的最初目的是想利用电话线路,
实现远距离操纵家用电器电源的接通或断开。 其遥控接收控制器（即电话遥控器）的基本 结构
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电话线 本机电话
检Fra Baidu bibliotek 与控制
译码
开关
电话遥控器
家用电器
电话遥控器的组成
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2、智能型电话遥控器的电路结构及工作原理 （1）电路结构 【1】原有电路存在的不足； 结构单一、接受命令有限 【2】改善的方式 ； 单片机的主要功能是接收由电话线路传输的控 制
如智能化电力需求分析仪
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1.3 智能仪表的发展与应用
1、仪器仪表发展特点： （1）新技术的应用 ； （2）产品结构变化，注重性能价格化。 （3）产品开发准则发生了变化 （4）生产技术注重专业生产，不大而全
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第一章： 概述
2、仪器仪表发展趋势： 工业自动化控制仪器经历了三个过程：
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5、处理特点：
（1）软件控制测量过程：
CPU→ 软件控制测量过程
“以软代硬” →灵活性强、可靠性强
（2）数据处理 ：
随机误差、系统误差、非线性校准等处理
改量的精确度、数字滤波、相关、
卷积、反卷积、幅度 谱、相位谱、功率谱
等信号分析
提供更多高质量的信息量
（3）多功能化 ：一机多用
传
输入通道
感 （预处理部分）
器
仪器面板
输出通道
非电量
键盘、开关、按钮、LED
微机内嵌式智能仪表的结构图
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第一章： 概述
输入 电量
个人计算机
输出 屏幕显示
硬拷贝
非电量 开关量或逻辑电平
应用软件
数据处理 D/A输出
输入插件箱
IEEE488/RC232C
局部网络
个人计算机仪器（PCI）结构图
高级智能仪表类
兼容
模型化智能仪表类
初级智能仪表类
智能 人工智能
模型化 系统辨识、模式识别
初级智能 计算机、信号处理
趋势
聪敏仪器类
电子、传感、测量
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第一章： 概述
2、智能仪表的基本结构 其结构可有两种基本类型:
（1）微机内嵌式：将单片或多片的微机芯片 与 仪器有机地结合在一起形成的单机。