智能仪器综述.doc

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1、智能仪器概述及发展综述智能仪器就是将智能的理论、方法和技术应用于仪器中，使其具有智能功能、智能特性的仪器。为了有效的实现智能功能、智能特性,该类仪表在-•般情况下，都会使用嵌入微处理器的系统芯片或者数字信号处理器、集成专用电路，其内部均携带有很强处理能力的智能软件系统。未处理器与智能仪器的有机结合，使仪器剥离了许多笨重的硬件，前面板和内部结构都大为美化和优化。微处理器就是通过键盘或者遥控接口接受信号和命令，从而用来指挥仪器进行运算，执行各种常规测量，对数据有效的开展智能分析和处理。智能仪器所具有的特点如下：由于智能仪器在与微处理器有机结合以后可以实现“硬件软化”，使软件取代

2、了相当多的硬件。通过不同软件充分实现操作者、使用者的想要实现的功能，当操作者想要改变功能时，只需要改变程序就可以了，不再需要改变仪器的硬件结构，只需要通过微处理器，就可以进行许多繁杂的各类计算活动，很入地进行多次测量取平均值以及多种自动补偿、自动校正等技术细活，从而不断提升测量精度。智能化仪器具有比较友好的人机对话能力，具有科学自动的操作体系。智能化仪器就是一个专用的微型计算机系统，在正常情况下，智能化仪器一•般就是由硬件和软件两大部分组成，典型的硬件部分主要包括信号的输入通道、微控制器以及标准通信接口、人机交换通道、输出通道和外围电路。智能仪器的软件部分-般包括接口管理程

3、序以及监控程序两部分。2现代科学仪器的发展趋势2.1电子设计自动化(EDA)将简化仪器硬件设计现在用于科学仪器的电了产品硬件品种繁多，设计夏杂。大规模可编程逻辑器件FPGA和CPLD的出现以及EDA设计工具的普及，使复杂的科学仪器硬件设计变得简单，传统的“固定功能模块+连线”的硬件设计方法正在逐步退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正在成为科学仪器电了系统的设计主流。利用大规模可编程逻辑器件、EDA设计工具和基于芯片的设计方法进行仪器硬件设计，可以在短时间内完成复杂的设计任务。未来的基于微机的测量仪器将简化为数据采集(DAS)、任意波形产生(AWG)和阵列开关网络3部分组成，

4、借助于软件对它们按一定的算法进行控制组合，就可以满足不同领域的测量要求。这种通用仪器(GenericInstrument)将是测量仪器追求的目标之一。2.2软件技术将成为仪器智能化的关键虚拟仪器的出现与发展使人们看到软件技术在仪器设计中的重要性。美国NI公司提出软件就是仪器(SoftwareIsInstrument)。目前市场上流行的科学仪器软件开发平台LabVIEW、VEE、LabWindows/CVI等将进一步发展完善，而虚拟仪器软血板、测量仪器的控件、信号处理与分析、虚拟测量平台、智能虚拟仪器驱动器、工业自动化等专用软件将不断涌现，丰富了科学仪器研制与开发的软件库。通

5、过数字信号处理(DSP)技术来增强仪器的检测能力，而仪器的智能化将通过智能软件技术(如测量仪器的自诊断、故障自动定位、自修复、自适应于测试环境等)来实现。2.3科学仪器将进一步趋于小型化、微型化和大众化大规模集成电路的发展和基于芯片的仪器设计将使仪器趋向小型化、专门化，操作简单化。整个发展趋势可表示为：实验室仪器一移动式一便携式一手持式一芯片实验室(lab-on-a-chip)o科学仪器的微型化和个人化将使科学仪器的应用更为普及(大众化)，也将改变许多领域传统的实验室样品测试分析方式，把实验室拎着走，进而发展成掌上实验室!2.4网络化是现代科学仪器发展的趋势网络技术发展迅速

6、，基于Internet的科学仪器将为用户远程访问提供方便。用户已可以通过HTTP协议远程控制和访问测量仪器系统，可进行远程排错、修复和监控测试。基于Internet的分布式虚拟实验室将完成远程医疗诊治病人、虚拟太空测试实验、虚拟海底测试实验，也将为科学仪器的设计与使用带来许多意想不到的新思路。在测量领域，为了更好地利用分布广泛的计算机网络资源，最近推出了IEEE1451.4建议标准，该标准的主要目的是使智能传感器(SmartTransducers)nJ'以方便地连接到Internet资源上并具有即插即用(Plug-and-Play),简化仪器系统的建立和维护，只用最少的存储

7、器实现智能传感器等功能，还可以提供一个传统仪器与智能混合模式传感器的桥梁，这将使人们的生活更容易。CrossNet网络利用蓝牙(Bluetooth)无线协议通过无线连接传感器到Internet上，这种技术将是现代科学仪器未来发展的一种重要趋势。虚拟实验室(VirtualLab,VLab)的概念则是近几年在因特网迅速发展的今天才提出来的，人们想通过虚拟现实(VirtualReality,VR)技术来操作和控制远程实验室内昂贵的科学仪器，科学家可以通过VLab进行科学研究，大学生们也可以通过VLab来共享资源有限的实验