南京信息工程大学 智能仪器课件第1章_PPT课件
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智能仪器讲义(新版本)
第一章键盘和显示控制接口电路单片机应用系统中为了控制系统的工作状态以及向系统中输入数据或者用户想知道当前的运行状态及某些过程值，常常设置键盘和显示器，以便实现简单的人——机对话，这就需要有键盘/显示器接口。
键盘/显示器接口电路可以由相应的控制电路实现，也可以由专用芯片来实现。
例如CH451就是一款基于串行总线的键盘显示控制芯片。
1.1 CH451芯片简介1.1.1 CH451的引脚说明CH451是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μＰ监控的多功能外围芯片，通过3线或者可以级联的4线串行接口与单片机、DSP、微处理器等控制器交换数据。
CH451提供有28引脚的和24引脚的封装形式如图1.1，28脚与24脚在功能上稍有差别，它们的引脚定义见表1所列。
图1.1 CH451管脚封装图1.1.2 CH451特点（1）显示驱动●内置大电流驱动级，段电流不小于30mA，字电流不小于160mA。
●动态显示扫描控制，直接驱动8 位数码管或者64 位发光管LED。
●可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD 译码方式。
●字数据左移、右移、左循环、右循环。
●各数字独立闪烁控制。
●通过占空比设定提供16 级亮度控制。
●支持段电流上限调整，可以省去所有限流电阻。
●扫描极限控制，支持1 到8 个数码管，只为有效数码管分配扫描时间。
（2）键盘控制●内置64 键键盘控制器，基于8×8 矩阵键盘扫描。
●内置去抖动电路。
●键盘中断，低电平有效输出。
●提供按键释放标志位。
（3）外部接口●可选高速的4 线串行接口，支持芯片级联，时钟速度从0 到10MHz。
●可选简洁的3 线串行接口。
●内置RC 阻容振荡电路，同时支持外接阻容振荡。
●内置上电复位，提供高电平有效复位输出和低电平有效复位输出。
●内置看门狗电路Watch-Dog。
表1.1 CH451的引脚说明1.2 CH451显示驱动和键盘控制工作原理CH451 是一个多功能外围芯片，通过3线或者可以级联的4线串行接口与单片机交换数据。
智能仪器的组成及特点PPT课件
次的知识处理功能。 • 一般都带有 GP-IB 等标准仪器总线接口。
第1页/共59页
双金属温度计
双金属温度计
第2页/共59页
电磁流量计
1151型压力变送器
第3页/共59页
UL型阻移式物位计
位移变送器： 输出4~20mA、0~5V或 0~10V、0~±5V的标准 电信号
第4页/共59页
轮辐式称重传感器：适用于平台秤、 汽车衡、轨道衡及料仓物位测量与控 制。
第37页/共59页
⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
独立的仪器总线是由各生产厂家自行定义而无统一标准，使用户在组建个人仪 器系统时难以在不同厂家生产的仪器插卡中进行选配，妨碍了个人仪器的推广和 发展。
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
1987年HP和泰克等五家仪器公司在经过一段扎实工作之后，联合提出适合于个 人仪器系统标准化的接口总线标准VXI规范，并为世界各厂家所接受。
第16页/共59页
1.2 智能仪器及测试系统的发展
模拟 仪器
数字 仪器
卡式仪器 及系统
智能仪器与 自动测试系统
虚拟仪器 及系统
第17页/共59页
一、 独立式智能仪器及自动测试系统
1、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有微处理器和GP–IB接口的 独立式智能仪器在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性 能可以做得很高。这类仪器在技术上已经比较成熟，正在或已经成为当前电子实 验室的主流仪器模式。 目前，大多数传统的电子仪器已有相应换代的智能仪器产品，我国科研院所 使用的电子仪器正在进行着用智能仪器逐步取代相应传统仪器的工作。
第28页/共59页
2、自动测试系统
从计算机系统结构的角度看，自动测试系统是一个分布式多微机系统，系统内 的各智能仪器在任务一级并行工作，它们各自具备完备的硬件和软件，因而能相对 独立地工作，它们之间通过外部总线松散耦合，相互间也可通信。
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双金属温度计
双金属温度计
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电磁流量计
1151型压力变送器
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UL型阻移式物位计
位移变送器： 输出4~20mA、0~5V或 0~10V、0~±5V的标准 电信号
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轮辐式称重传感器：适用于平台秤、 汽车衡、轨道衡及料仓物位测量与控 制。
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⑵、基于独立仪器总线的仪器系统
独立的仪器总线是由各生产厂家自行定义而无统一标准，使用户在组建个人仪 器系统时难以在不同厂家生产的仪器插卡中进行选配，妨碍了个人仪器的推广和 发展。
⑶、基于统一标准的VXI总线仪器系统
1987年HP和泰克等五家仪器公司在经过一段扎实工作之后，联合提出适合于个 人仪器系统标准化的接口总线标准VXI规范，并为世界各厂家所接受。
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1.2 智能仪器及测试系统的发展
模拟 仪器
数字 仪器
卡式仪器 及系统
智能仪器与 自动测试系统
虚拟仪器 及系统
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一、 独立式智能仪器及自动测试系统
1、独立式智能仪器
独立式智能仪器简称智能仪器，即前述的自身带有微处理器和GP–IB接口的 独立式智能仪器在结构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪器的技术性 能可以做得很高。这类仪器在技术上已经比较成熟，正在或已经成为当前电子实 验室的主流仪器模式。 目前，大多数传统的电子仪器已有相应换代的智能仪器产品，我国科研院所 使用的电子仪器正在进行着用智能仪器逐步取代相应传统仪器的工作。
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2、自动测试系统
从计算机系统结构的角度看，自动测试系统是一个分布式多微机系统，系统内 的各智能仪器在任务一级并行工作，它们各自具备完备的硬件和软件，因而能相对 独立地工作，它们之间通过外部总线松散耦合，相互间也可通信。
《智能仪器》课件1-PPT精品文档
外部通信
输出通道 D/A
传感器
A/D
非 电 量
单片机或 DSP RAM、 EPROM I/O接口
RS232 USB
打印机
电 量
输入通道
键盘、开关、 显示器
内嵌微处理器智能仪器的基本结构 2019/3/9
智能仪器
微处理器 MPU 程序存储器 (ROM)
卡式仪器的演变
数据存储器 (RAM)
测 试 部 分
智能仪器
• 主讲人
张重雄 教授
南京理工大学电光学院
南京理工大学在职研究生河南教育中心
2019/3/9
2019年12月
教 学 内 容
第1章 概述 第2章 内嵌微处理器的智能仪器
第3章 虚拟仪器
2019/3/9
教学参考书
张重雄.虚拟仪器技术分析与设计
电子工业出版社
2019/3/9
第1章
概 述
2019/3/9
第1章 智能仪器概述
• 教学重点
• 智能仪器的组成结构
• 智能仪器的主要特点 • 智能仪器的发展趋势
2019/3/9
1.1 仪器仪表概述
1. 仪器仪表定义、作用、行业分类
仪器仪表是信息获取的工具、是认识世界的手段，是 一个系统或装置； 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。 仪器仪表种类繁多，如测量仪器，分析仪器，生物医 疗仪器，地球探测仪器，天文仪器，航空航天航海仪 表，汽车仪表，电力，石油，化工仪表等，遍及国民 经济各个部门，深入到人民生活的各个角落。
笔记本PCI
• 虚拟仪器：虚拟仪器是指，在以通用计算机 为核心的硬件平台上，由用户自己设计定义， 具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件 来实现的一种计算机仪器系统。 虚拟仪器的特点： • 软件是虚拟仪器的核心； • 虚拟仪器的性价比高； • 具有良好的人机界面； • 具有与其它设备互联的能力。
智能仪器课件1.1(2)
12
网络化测试系统主要由两大部分组成：
◆ 组成系统的基本功能单元 (PC 仪器、网络化测量仪器、
网络化传感器、网络化测量模块)； ◆ 连接各基本功能单元的通信网络。用于测试和控制的 网络与以信息共享为目的的信息网不同，前者采用工业 Ethernet，后者采用快速Ethernet。
构建网络化测试系统需考虑的问题：
6
（ 4 ） FPGA ／ CPLD 芯片的电路设计周期很短。软件 包中不但有各种输入工具和仿真工具，而且还有版图设 计工具和编程器等全线产品，电路设计人员在很短的时 间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最 后芯片的制作(物理版图映射)。当电路有少量改动时， 更能显示出FPGA／CPLD的优势。它大大加快了新产品的 试制速度，减少了库存风险与设计错误所带来的危险， 从而提高了企业在市场上的竞争能力和应变能力。
ASIC、FPGA/CPLD技术
FPGA/CPLD
FPGA（Field Programmable Gates Array），现场可编 程门阵列，这里的门指的是与或非逻辑电路，其内部结 构为门阵列构成的静态存储器（SRAM）。该SRAM可构成 函数发生器，即查找表，通过查找表可实现逻辑函数功 能。 CPLD（Complex Programmable Logic Device），复杂 可编程逻辑器件，其内部结构为“与或阵列”。该结构 来自于典型的PAL、GAL器件的结构。任意一个组合逻辑 都可以用“与-或”表达式来描述，所以该“与或阵列” 结构能实现大量的组合逻辑功能。
9
FPGA/CPLD的数据处理能力较弱，现在发 展出了嵌入DSP的FPGA,可大大提高数据 处理速度。
10
LabVlEW等图形化软件技术→虚拟仪器
智能仪器原理及设计课件第1、2、6章
第1章 绪论
2. 仪器的性能优越 智能仪器中通过微处理器进行数据存储
和处理，很容易实现多种自动补偿、自动校 正、多次测量平均等技术，使测量精度大大 提高。通过执行适当和巧妙的算法，常常可 以克服或弥补仪器硬件本身的缺陷和弱点， 改善仪器的性能。智能仪器中，对于随机误 差通常用求平均值的方法来克服； 对于系统 误差，则根据误差产生的原因采用适当的方 法处理。
第1章 绪论
我国电磁测量信息处理仪器学会于 1984年正式成立“自动测试与智能仪器 专业学组”，1986年国际测量联合会以 “智能仪器”为主题召开了专门的讨论 会，1988年国际自动控制联合会在其当 年的理事会上正式确定“智能元件及仪 器”为其系列学术委员会之一。
第1章 绪论
此外，1989年5月在我国武汉召开了第一 届测试技术与智能仪器国际学术讨论会。 以后，在国内外的学术会议上，以智能 仪器为内容的研讨已层出不穷。近年来， 智能仪器已开始从较为成熟的数据处理 向知识处理发展，它体现为模糊判断、 故障诊断、容错技术、传感器融合、机 件寿命预测等，使智能仪器的功能向更 高层次发展。
第1章 绪论
1.3.1独立式智能仪器及GP-IB自动测试系统 独立式智能仪器（简称智能仪器）是自
身带有微处理器和GP-IB接口的能独立进行 测试工作的电子仪器。独立式智能仪器在结 构上自成一体，因而使用灵活方便，并且仪 器的性能可以做得很高。这类仪器在技术上 比较成熟，同时借助于新技术、新器件和新 工艺的不断进步，这类仪器还在不断发展， 不断推陈出新。
第1章 绪论
例如HP3455型数字电压表的实时自动校 正是先进行三次不同方式的测量，然后 由微处理器自动把测量数据代入校准方 程进行计算，以消除由漂移、增益不稳 定所带来的误差。借助于微处理器，不 仅能校正由漂移、增益不稳定等引起的 误差，还能校正由各种传感器、变换器 及电路引起的非线性或频率响应等误差。
智能仪器课件第1章ppt
•举例
前面介绍的个人仪器、VXI总线仪器、虚拟 仪器等属于微机扩展式仪器。
注意： 微机内嵌式智能仪器是智能仪器
设计的基础，本书着重介绍。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.3.2智能仪器的组成
•举例：
高级汽车的燃料喷射系统、空调系统、音响 部分、ABS系统、卫星定位系统、安全气囊系统 等多处都含有微机
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
微机扩展式 ：
将检测功能扩展到微机中，由特定的硬件模 块完成被测输入信号的采集，放大，以及输出信 号的数模转换等功能，利用微机的硬件和软件资 源完成数据分析和显示，给使用者的感觉首先是 一个微机系统。
标准化程度高、扩展性好。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
2. 各个时期的发展
80年代后期
虚拟仪器（Virtual Instrument）
美国国家仪器（NI）公司提出
虚拟仪器
2、多功能化
多功能是智能仪器仪表的一个特点。例如，为了设计速 度较快和结构较复杂的数字系统，仪器生产厂家制造了具有 脉冲发生器、频率合成器和任意波形发生器等功能的函数发 生器。这种多功能的综合型产品不但在性能上比专用脉冲发 生器和频率合成器高，而且在各种测试功能上提供了较好的 解决方案。
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前面介绍的个人仪器、VXI总线仪器、虚拟 仪器等属于微机扩展式仪器。
注意： 微机内嵌式智能仪器是智能仪器
设计的基础，本书着重介绍。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.3.2智能仪器的组成
•举例：
高级汽车的燃料喷射系统、空调系统、音响 部分、ABS系统、卫星定位系统、安全气囊系统 等多处都含有微机
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
微机扩展式 ：
将检测功能扩展到微机中，由特定的硬件模 块完成被测输入信号的采集，放大，以及输出信 号的数模转换等功能，利用微机的硬件和软件资 源完成数据分析和显示，给使用者的感觉首先是 一个微机系统。
标准化程度高、扩展性好。
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
2. 各个时期的发展
80年代后期
虚拟仪器（Virtual Instrument）
美国国家仪器（NI）公司提出
虚拟仪器
2、多功能化
多功能是智能仪器仪表的一个特点。例如，为了设计速 度较快和结构较复杂的数字系统，仪器生产厂家制造了具有 脉冲发生器、频率合成器和任意波形发生器等功能的函数发 生器。这种多功能的综合型产品不但在性能上比专用脉冲发 生器和频率合成器高，而且在各种测试功能上提供了较好的 解决方案。
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《智能仪器概述》课件
3 自动化程度
智能仪器能够自动完成测量、监测和分析的 过程，减少了人工操作的误差。
4 数据信息化
智能仪器可以将采集的数据进行信息化处理， 实现数据的存储、传输和分析。
总结
智能仪器的特点与应用
智能仪器具备自主感知和处理能 力，广泛应用于工业、医疗、环 保和教育等领域。
未来智能仪器的发展趋势
智能仪器将与人工智能结合，普 及到更多领域，并实现自主创新 和环保可持续发展。
2 智能化
智能仪器具备学习和适应 能力，能够根据不同情境 和需求，自主地调整工作 模式和参数。
3 高效性
智能仪器能够快速、准确 地进行数据采集和分析， 大大提高了工作效率。
智能仪器的Leabharlann 型传感器用于测量和检测各种物理量和环境参数的设备， 如温度、湿度、光强等。
分析仪器
用于对物质进行定性和定量分析的设备，如光谱 仪、质谱仪等。
人工智能与智能仪器
人工智能技术的发展将进一步提升智能 仪器的自主感知和决策能力。
智能仪器的自主创新
智能仪器制造商将不断推动技术创新， 开发出更智能、高效的仪器设备。
智能仪器的优势
1 可靠性
智能仪器经过严格测试和质量控制，具备较 高的可靠性和稳定性。
2 精度
智能仪器采用精密传感器和先进算法，能够 提供较高精度的测量和分析结果。
环境监测
智能仪器可用于空气、 水质和土壤等环境参 数的实时监测和分析。
能源管理
智能仪器在能源生产 和消耗中的应用，可 以提高能源利用效率 和环境可持续性。
智能仪器的发展趋势
1
智能仪器的普及
2
随着科技的进步和成本的降低，智能仪
器将逐渐普及到各个领域和行业中。
智能仪器设计基础I正式课件
知识点2
运放的负反馈应用
偏差反馈控制系统，运放电路的控制框图，滤波器，基于运放的电压电流转换，电流-电压转换，恒流源，电荷放大等典型电路
知识点3
A/D的基本原理、分类和非理想特性
逐次逼近型、直接比较型、双积分型，Sigma-Delta，分辨率，量化误 差，积分非线性，微分非线性
4/24 ____________
第一讲 绪论
1 智能仪器的重要作用 2 智能仪器的发展过程 3 智能仪器的组成、特点和分类 4 智能仪器的发展方向
11/24 ____________
第一讲 绪论
1.1 智能仪器的重要作用（1）
概念1
信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，而测量技术是关键和 基础。智能仪器是对物质世界的信息进行测量和控制的基础手段和设备 ，使信息产业的源头和组成部分
15/24 ____________
第一讲 绪论
1.2 智能仪器的发展过程（2）
历程4
20世纪70年代以后，随着微处理器的广泛应用，出现了突破传统概念的 新一代仪器，即—智能仪器。这类仪器内置单片机或体积很小的微处理 器，仪器的功能由硬件和软件结合来完成。1974年出现电压电流波形等 间隔采样技术，揭开了智能仪器应用大幕。
20/24 ____________
第一讲 绪论
1.3 智能仪器的特点（2）
特点4
【智能仪器的网络化】配有GPIB、VXI、PXI、RS232、RS485等通讯 接口，具有远程操作能力；具有Ethernet接口，可连接Internet实现网络 化；具备无线传感器网络、蓝牙通讯和GPRS通讯能力。
特点5
克服系统误差的软件算法：利用误差模型修正法，曲线拟合法，校准 数据表修正法
智能仪器课件
精品资料
•仪器中的运算放大器在测量电压时，会引入零位误差(wùchā)和增益 误差(wùchā)。设信号测量值x和实际值y是线性关系
用这个电路分别测量标准电源VR和短路电
压信号，由此获得两个误差方程
式中，x1，x0分别为两次的测量值。解方程组得：
从而，得到(dé dào)校正算 式
精品资料
8.2.1 系统误差模型(móxíng)的建立
82系统误差的数据处理821系统误差模型的建立822系统误差的标准数据校正法823非线性校正824零位误差和增益误差的校正825温度误差的补偿821系统误差模型的建立系统误差是指按一定规律变化的误差表现为在相同条件下多次测量同一物理量时其误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化
8.2 系统误差的数据处理
精品资料
精品资料
8.2.2 系统误差的标准数据(shùjù)校正 法
进行测量时现场情况往往很复杂，有时难以通 过理论分析建立起仪表的误差校正模型。这时可以 通过实验，即用实际的校正手段来求得校正曲线， 然后，把曲线上的各个校正点的数据以表格形式存 入仪器的内存(nèi cún)中。一个校正点的数据对应一 个(或几个)内存(nèi cún)单元，在以后的实时测量中， 通过查表来修正测量结果。
精品资料
8.2.5 温度误差(wùchā)的补偿
智能仪器中的放大器、模拟开关、A/D转换器等各种集成电路及传 感器，都会受温度的影响而产生温度误差，因此温度变化会影响整个 仪器的性能指标。智能仪器出现以前，电子仪器要采用各种硬件方法 进行温度补偿，线路很复杂。由于智能仪器中有计算机，可以充分发 挥软件的优势，利用各种算法进行温度补偿。为此，需要(xūyào)建立 比较精确的温度误差数学模型，并采用相应的算法。另外，为了实现 自动补偿，必须在仪器里安装测温元件，常用的测温元件是PN二极管 、热敏电阻或AD590等，它们接在线路中，可将温度转换成电量，经 信号调理电路、A/D转换器转换成与温度有关的数字量θ，利用θ的变化 计算温度的补偿量。
•仪器中的运算放大器在测量电压时，会引入零位误差(wùchā)和增益 误差(wùchā)。设信号测量值x和实际值y是线性关系
用这个电路分别测量标准电源VR和短路电
压信号，由此获得两个误差方程
式中，x1，x0分别为两次的测量值。解方程组得：
从而，得到(dé dào)校正算 式
精品资料
8.2.1 系统误差模型(móxíng)的建立
82系统误差的数据处理821系统误差模型的建立822系统误差的标准数据校正法823非线性校正824零位误差和增益误差的校正825温度误差的补偿821系统误差模型的建立系统误差是指按一定规律变化的误差表现为在相同条件下多次测量同一物理量时其误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化
8.2 系统误差的数据处理
精品资料
精品资料
8.2.2 系统误差的标准数据(shùjù)校正 法
进行测量时现场情况往往很复杂，有时难以通 过理论分析建立起仪表的误差校正模型。这时可以 通过实验，即用实际的校正手段来求得校正曲线， 然后，把曲线上的各个校正点的数据以表格形式存 入仪器的内存(nèi cún)中。一个校正点的数据对应一 个(或几个)内存(nèi cún)单元，在以后的实时测量中， 通过查表来修正测量结果。
精品资料
8.2.5 温度误差(wùchā)的补偿
智能仪器中的放大器、模拟开关、A/D转换器等各种集成电路及传 感器，都会受温度的影响而产生温度误差，因此温度变化会影响整个 仪器的性能指标。智能仪器出现以前，电子仪器要采用各种硬件方法 进行温度补偿，线路很复杂。由于智能仪器中有计算机，可以充分发 挥软件的优势，利用各种算法进行温度补偿。为此，需要(xūyào)建立 比较精确的温度误差数学模型，并采用相应的算法。另外，为了实现 自动补偿，必须在仪器里安装测温元件，常用的测温元件是PN二极管 、热敏电阻或AD590等，它们接在线路中，可将温度转换成电量，经 信号调理电路、A/D转换器转换成与温度有关的数字量θ，利用θ的变化 计算温度的补偿量。
相关主题
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基本工作原理
在测量过程中将模拟信号转换为 数字信号，测量结果以数字形式 显示和输出
特点
读数清晰，响应速度快，精度高
典型仪器
数字电压表、数字功率计，数 字频率计
6
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70年代
独立式智能仪器（第三代）
微处理器的出现和广泛应用,产生以微处理器为 核心,将计算机技术与测量仪器相结合的仪器.
本课程主要内容：
第一章 绪论 第二章 智能仪器的输入/输出通道及接口技术 第三章 常见模拟量信号的检测方法 第四章 智能仪器人机交互接口 第五章 智能仪器的典型数据处理功能 第六章 智能仪器自动测量和自检技术 第七章 智能仪器可靠性与抗干扰技术 第八章 总线和数据通信技术 第九章 智能仪器设计实例 第十章 智能仪器的新发展
美国国家仪器（NI）公司提出
虚拟仪器
以通用计算机为基础，加上特 定的硬件接口设备和为实现特 定功能而编制的软件而形成的 一种新型仪器。
15
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虚拟仪器结构图
16
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虚拟仪器三大组成模块
虚拟仪器
计算机
仪器模块
软件
个人计算机 （各种通用计算机）
各种传感器 信号调理器 模数转换器 数据采集器
网络化仪器
优点
可以使测试人员不受时间和空间的限制， 随时随地获取所需信息，同时还可以实现测 试设备的远距离测试与诊断，提高测试效率， 减少测试人员的工作量，方便修改、扩展。
20
扩充短信平台
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网络化仪器实现过程
可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问，实 时获得仪器的工作状态；通过友好的用户界面，对远程 仪器的功能和状态进行控制和检测，将远程仪器测得的 数据经网络迅速传递给本地计算机。
基本工作原理 将传统的独立仪器与计算机的软件硬件资源相结合， 利用PC机的硬件和软件资源完成数据分析和显示， 仪器卡完成数据采集，具有较高的性价比。
特点 可充分发挥计算机的效能，灵活方便、 标准化程度高、扩展性好。
14
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80年代后期
第四代 虚拟仪器（Virtual Instrument）
功能 可根据被测参数的变化自动选择合适的量程，进行 自动校准、自动补偿、自动判断故障、优化控制等， 具有一定的人类智能作用。
特点 测量范围宽、精度高、稳定性好。智能仪器一般均配 有GP-IB（或RS-232C、RS-485）等通信接口，可跟 另外的智能仪器组成智能仪器系统
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7
三代仪器仪表 ●第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表 ●第二代为数字式仪器仪表 ●第三代就是智能式仪器仪表
解决方案。
23
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3、人工智能化
人工智能是利用计算机模拟人的智能，使智能仪器在视觉 (图形及色彩)、听觉(语音识别及语言领悟)、思维(推理、判断、 学习与联想)等方面代替一部分人的脑力劳动，具有一定的人 工智能作用，无需人的干预可自主地完成检测或控制任务，解 决用传统方法很难解决或根本无法解决的问题。
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最新发展--网络化仪器
在测量测试领域，将仪器、昂贵的外围设备、测 试对象以及数据库等资源纳入网络，对测量实现远程 化、网络化、以及测量结果信息资源共享化，使一台 仪器为更多的用户所使用，降低了测试系统的成本， 实现资源共享，共同完成测试任务。这种借助于网络 通信技术与虚拟仪器技术共享软硬件的结合体称为
数据分析 过程通讯 图形用户界面等软件
17
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计算机和仪器模块组成了虚拟仪器硬件测 试平台，完成被测输入信号的采集、放大、模 数转换以及输出信号的数模转换等。当硬件确 定后，用户可以通过不同测试功能的软件模块 （如数据分析、过程通讯以及图形用户界面等 软件）的组合实现不同的功能。
即：同一个硬件系统，软件不同，就可
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1.2智能仪器发展趋势
1、微型化
随着微电子、微机械、信息等技术的不断发展，使具有传 统智能仪器功能、体积小的微型智能仪器技术不断成熟，在自 动化技术、航天、军事、生物技术、医疗等领域具有独特的作 用。随其价格的不断降低，应用领域将不断扩大。
2、多功能化
多功能是智能仪器仪表的一个特点。例如，为了设计速 度较快和结构较复杂的数字系统，仪器生产厂家制造了具有 脉冲发生器、频率合成器和任意波形发生器等功能的函数发 生器。这种多功能的综合型产品不但在性能上比专用脉冲发 生器和频率合成器高，而且在各种测试功能上提供了较好的
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第一章 绪论
本章内容
1.1 仪器发展概况 1.2 智能仪器发展趋势 1.3 分类、组成和特点 1.4 设计要求、原则及步骤
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重点：
1. 智能仪器的发展过程 2. 内嵌式智能仪器的基本组成
和各部分功能 3. 智能仪器的设计调试步骤
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60年代
数字式仪器（第二代）
随着集成电路的出现，以集成电路芯片为基础。
得到功能完全不同的测量仪器
软件系统是虚Leabharlann 仪器的核心 软件即仪器18
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目前较流行的虚拟仪器软件环境
文本式的编程语言
如：C、Lab Windows／CVI， Visual Basic， Visual C++
图形化编程语言 如：LabView、HPVEE
虚拟仪器的优点：
测量精度高、速度快、可重复性好、开关、 电缆少、系统组建时间短、测量功能易于扩展等 优点，有最终取代大量的传统仪器成为仪器领域 主流产品的趋势 。
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压力变送器
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典型智能仪器 — 数字多用表
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典型智能仪器 — 函数信号发生器
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典型智能仪器 — 频谱分析仪
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典型智能仪器
超声波探伤仪
超声波测厚仪
电能质量分析仪
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80年代初 个人仪器（PC仪器） 将仪器中的测量部分配以相应的接口电路组成 各种仪器卡，插入到PC机的插槽或扩展槽内， 以个人计算机为基础组成的智能仪器。
发展方向 网络化仪器是一种涉及多门学科、涵盖范围更
宽、应用领域更广的仪器范畴，可以做到从任何地 点、任意时间获取所需要的任何地方的测量信息。 仪器正朝着数字化、网络化和多媒体化方向发展。
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综述：
智能仪器是计算机科学、电子学、数字 信号处理、人工智能、VLSI等新兴技术与传 统仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、 个人仪器、网络技术等相关技术的发展，智 能仪器将会得到更加广泛的应用。作为智能 仪器核心部件的单片计算机技术是推动智能 仪器向小型化、多功能化、更加灵活的方向 发展的动力。可以预料，各种功能的智能仪 器将会广泛地使用在各个领域。