《智能仪器》课件1-PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2019/3/13
1.2 智能仪器的基本概念
• 智能仪器是计算机技术与测量仪器相结 合的产物，是含有微计算机或微处理器 的测量(或检测)仪器，它拥有对数据的存 储、运算、逻辑判断及自动化操作等功 能，具有一定智能的作用。
2019/3/13
1. 智能仪器分类
智能仪器四个层次
高级智能仪器类
兼 容
高级 智能 人工智能
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
2019/3/13
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
2019/3/13
教学参考书
张重雄.Baidu Nhomakorabea拟仪器技术分析与设计
电子工业出版社
2019/3/13
第1章
概 述
虚拟示波器
2019/3/13
3. 智能仪器的主要特点
◆测量过程的软件控制：
CPU→ 软件控制测量过程 “以软代硬” →灵活性强、可靠性强
◆数据处理 ：
随机误差、系统误差、非线性校准等处理→改 善测量的精确度 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
2019/3/13
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
2019/3/13
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。
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 2019/3/13
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
2019/3/13
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
2019/3/13
2.仪器仪表的重要性
1）仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节、 仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一；
2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前 提，也是创新研究的主体内容之一和创新成就的重要 体现形式，科学仪器的创新是知识创新与技术创新的 组成部分；
趋 势
模型化智能仪器类
模型化 系统辨识、模式识别
初级智能
初级智能仪器类
计算机、信号处理 聪敏 电子、传感、测量
2019/3/13
聪敏仪器类
2. 智能仪器的基本结构
其结构可有两种基本类型:
●
微机内嵌式
●
微机扩展式
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。
2019/3/13
以个人计算机(PC)为核 心的应用扩展型测量仪 器。个人计算机仪器或 称微机卡式仪器。
被测量
I/O接口 A/D 转换器 输入 电路
2019/3/13
键盘显示接口 键盘 显示
标准仪用 通讯接口
D/A 转换器 模拟 执行器
外部仪用 标准总线
计算机部分
卡式仪器将智能仪器 中的测量部分配以相应的 接口，制成各种功能的仪 器卡，插入到PC机的扩展 槽中，而原智能仪器中的 微机系统、键盘、显示器、 存贮器、电源等均借助于 PC机的资源而构成的。
◆多功能化 ：一机多用
2019/3/13
1.3 推动智能仪器发展的主要技术
1）传感器技术； 2）A/D等新器件的发展将显著增强仪器的 功能与测量范围； 3）单片机与DSP的广泛应用； 4）嵌入式系统与片上系统SOC的应用； 5）ASIC、FPGA／CPLD技术； 6）LabVlEW等图形化软件技术； 7）网络与通信技术。
2019/3/13
1.4 智能仪器发展趋势
（1）微型化 （2）多功能化 （3）人工智能化 （4）网络化
2019/3/13
本章结束
南京理工大学电光学院
2019/3/13
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。
2019/3/13
卡式仪器的硬件结构
计算机 仪器卡
2019/3/13
缺少仪器面板 —— 建立软面板
个人计算机 总线扩展槽
软件
PC总线
仪 器 插 件
1
电 源
插 件
2
仪 器
…
仪 器 插 件 n
通 用 接 口
扩展底板或外部插件箱
GPIB总线
个人仪器结构图
2019/3/13
工控机PCI 普通台式PCI
个人仪器结构图
2019/3/13
3）仪器是信息的源头技术。
仪器仪表是： 国民经济的“倍增器” 现代战争的“战斗力” 2019/3/13
科学研究的“先行官” 法庭审判的“物化法官”
• 王大珩院士：“能不能创造高水 平的科学仪器和设备体现了一个 民族、一个国家的创新能力。发 展科学仪器设备应当视为国家战 略”
•科学仪器是信息的源头 •科学仪器产业是信息产业
1.2 智能仪器的基本概念
• 智能仪器是计算机技术与测量仪器相结 合的产物，是含有微计算机或微处理器 的测量(或检测)仪器，它拥有对数据的存 储、运算、逻辑判断及自动化操作等功 能，具有一定智能的作用。
2019/3/13
1. 智能仪器分类
智能仪器四个层次
高级智能仪器类
兼 容
高级 智能 人工智能
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
2019/3/13
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
2019/3/13
教学参考书
张重雄.Baidu Nhomakorabea拟仪器技术分析与设计
电子工业出版社
2019/3/13
第1章
概 述
虚拟示波器
2019/3/13
3. 智能仪器的主要特点
◆测量过程的软件控制：
CPU→ 软件控制测量过程 “以软代硬” →灵活性强、可靠性强
◆数据处理 ：
随机误差、系统误差、非线性校准等处理→改 善测量的精确度 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
2019/3/13
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
2019/3/13
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。
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 2019/3/13
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
2019/3/13
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
2019/3/13
2.仪器仪表的重要性
1）仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节、 仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一；
2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前 提，也是创新研究的主体内容之一和创新成就的重要 体现形式，科学仪器的创新是知识创新与技术创新的 组成部分；
趋 势
模型化智能仪器类
模型化 系统辨识、模式识别
初级智能
初级智能仪器类
计算机、信号处理 聪敏 电子、传感、测量
2019/3/13
聪敏仪器类
2. 智能仪器的基本结构
其结构可有两种基本类型:
●
微机内嵌式
●
微机扩展式
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。
2019/3/13
以个人计算机(PC)为核 心的应用扩展型测量仪 器。个人计算机仪器或 称微机卡式仪器。
被测量
I/O接口 A/D 转换器 输入 电路
2019/3/13
键盘显示接口 键盘 显示
标准仪用 通讯接口
D/A 转换器 模拟 执行器
外部仪用 标准总线
计算机部分
卡式仪器将智能仪器 中的测量部分配以相应的 接口，制成各种功能的仪 器卡，插入到PC机的扩展 槽中，而原智能仪器中的 微机系统、键盘、显示器、 存贮器、电源等均借助于 PC机的资源而构成的。
◆多功能化 ：一机多用
2019/3/13
1.3 推动智能仪器发展的主要技术
1）传感器技术； 2）A/D等新器件的发展将显著增强仪器的 功能与测量范围； 3）单片机与DSP的广泛应用； 4）嵌入式系统与片上系统SOC的应用； 5）ASIC、FPGA／CPLD技术； 6）LabVlEW等图形化软件技术； 7）网络与通信技术。
2019/3/13
1.4 智能仪器发展趋势
（1）微型化 （2）多功能化 （3）人工智能化 （4）网络化
2019/3/13
本章结束
南京理工大学电光学院
2019/3/13
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。
2019/3/13
卡式仪器的硬件结构
计算机 仪器卡
2019/3/13
缺少仪器面板 —— 建立软面板
个人计算机 总线扩展槽
软件
PC总线
仪 器 插 件
1
电 源
插 件
2
仪 器
…
仪 器 插 件 n
通 用 接 口
扩展底板或外部插件箱
GPIB总线
个人仪器结构图
2019/3/13
工控机PCI 普通台式PCI
个人仪器结构图
2019/3/13
3）仪器是信息的源头技术。
仪器仪表是： 国民经济的“倍增器” 现代战争的“战斗力” 2019/3/13
科学研究的“先行官” 法庭审判的“物化法官”
• 王大珩院士：“能不能创造高水 平的科学仪器和设备体现了一个 民族、一个国家的创新能力。发 展科学仪器设备应当视为国家战 略”
•科学仪器是信息的源头 •科学仪器产业是信息产业