对智能仪器分析及未来的展望

对智能仪器分析及未来的展望

一、智能仪器的工作原理

智能仪器主要由硬件和软件两大部分组成。传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送人多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A/D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储在片内FlashROM或EPROM内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号。

二、智能仪器的功能特点

（1）集成化、模块化。大规模集成电路技术发展到今天，集成电路的密度越来越高，体积越来越小，内部机构越来越复杂，功能也越来越强大，从而大大提高了每一个模块进而整个仪器系统的集成度。模块化功能硬件是现代仪器仪表的一个强有力的支持，他使得仪器更加灵活，仪器的硬件组成更加简洁，比如在需要某种测试功能时，只需增加相应的模块化功能硬件，再调用相应的软件来使用此硬件即可。（2）运程控制自测性能。由于智能仪器都备有各种标准的通信接口，所以它能很方便地与PC机和其他仪器一起组成各种近程和远程的测量系统，从而完成更复杂的测试任务。（3）数据处理功能强。由于采用了DSP或μc，使得许多原专用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以由软件灵活地实现。（4）仪器构成柔性化。智能仪器强调软件的作用，选配一个或几个带共性的基本仪器硬件来组成一个通用硬件平台，通过调用不同的软件来扩展或构成各种功能的智能仪器或系统。智能仪器将数据的采集；数据的分析与处理；显示或输出的一种或多种功能的通用硬件模块组合起来，通过编制不同的软件来构成任何一种新功能的仪器。（5）多种监测功能。在实时测量过程

中，智能仪器具有多种监测功能。

三、智能仪器发展趋势

（1）微型化：微型智能仪器指微电子技术、微机械技术、信息技术等综合应用于仪器的生产中，从而使仪器成为体积小、功能齐全的智能仪器。（2）多功能化：多功能本身就是智能仪器仪表的一个特点。（3）人工智能化：人工智能是计算机应用的一个崭新领域，利用计算机模拟人的智能，用于机器人、医疗诊断、专家系统、推理证明等各方面。（4）融合ISP和EMIT技术：伴随着网络技术的发展，Internet 技术向工业控制和智能仪器仪表系统领域渗透，实现智能仪器仪表系统基于Internet的通讯能力以及对设计好的智能仪器仪表系统进行远程升级、功能重置和系统维护。在系统编程技术（In-System Programming，简称ISP技术）是对软件进行修改、组态或重组的一种最新技术。（5）虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段。传统的智能仪器在仪器技术中用了某种计算机技术，而虚拟仪器则强调在通用的计算机技术中吸收仪器技术。作为虚拟仪器核心的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性，能为用户带来极大的利益。（6）计算机化。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC 结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度，与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。

四、智能仪器的主要发展方向

（1）工业自动化仪器与控制系统以大工程项目为依托，致力于新一代主控系统及综合自动化开发和产业化。（2）电子与电工测量仪器，重点发展精密数字电表、自动测试技术与系统集成技术、网络技术。重点发展整机自动化测试系统，实现在线自动化检测。加快发展通信、计算机、网络技术、集成电路测量仪器及系统；航空、航天自动测试系统及设备。（3）高智能医疗仪器。重点发展医用光学仪器；以数字成像、高档彩超、彩超换能器为研发关键技术的超声医用仪器等。（4）大力发展各类传感技术及传感器的研究开发。主要是新型传感器及信息获取、传感技术。主要涉及遥感遥测、新材料、信息融合

技术、传感器制造技术等。（5）科学仪器老产品更新换代。重点围绕生命科学、农业和食品、材料科学、环境与能源等直接关系到人类生存和发展的各学科和领域的需求，加强引进消化、自主研究、开发和产业化。着重发展各种科学仪器应用软件、标准化数据处理软件、提供使用可靠和扩展性强的通用性科学仪器开发平台及仪器测控数据系统与支掌系统；加强计量仪器的开发和产业化，重点是微电子制造业中的几何量在线讲师仪器、远程计量校准及计量基准的研究。