智能仪器 第3版 教学课件 作者 程德福 林君第8章 智能仪器设计.ppt

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1、智能仪器的研发是复杂的过程遵循规律：正确的设计原则科学的研制步骤第八章智能仪器系统设计（任何事物都具有内在的规律，发现规律、遵循规律，在学习实践中掌握规律）一、明确基本要求二、遵循设计原则三、科学研制步骤智能仪器设计自主选题开展设计提交报告一、智能仪器设计的基本要求无论仪器的规模多大，其基本设计要求大体相同，在设计和研制智能仪器时必须予以认真对待。1.技术(经济)指标及功能2.可靠性保障3.便于操作和维护4.工艺结构与造型设计主要技术指标：精度、分辨能力、测量范围、工作环境条件、稳定性。经济指标:研制投入市场竞争需求量利税环保应具备的功能：输出、人机对话、通信、报警提示仪

2、器状态的自动调整、技术服务等。。。。1.技术指标及功能应满足要求创新性2．可靠性要求与设计仪器可靠性是最突出也是最重要的性能。直接影响测量结果的正确与否将影响工作效率仪器信誉在线检测与控制类仪器更是如此，由于仪器的故障造成整个生产过程的混乱，甚至引起严重后果。应采取各种措施提高仪器的可靠性，从而保证仪器能长时间稳定工作。可靠性设计与实验硬件可靠性设计软件可靠性设计EMC设计2．可靠性要求与设计在仪器设计过程中，应考虑操作方便，尽量降低对操作人员的专业知识的要求，以便产品的推广应用。仪器的控制开关或按钮不能太多、太复杂，操作程序应简单明了，从而使操作者无需专门训练，便能使用方法。3．便于操

3、作和维护可维护性:仪器结构要规范化、模块化，并配有现场故障诊断程序，能保证有效地对故障进行定位，以便更换相应的模块，使仪器尽快地恢复正常运行。故障诊断与可测试性体现仪器智能化水平3．便于操作和维护4．仪器工艺结构与造型设计要求仪器结构工艺:是影响可靠性的重要因素，首先要依据仪器工作环境条件，是否需要防水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、抗振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构；仪器的造型设计:总体结构的安排、部件间的连接关系、面板的美化等都必须认真考虑，最好由结构专业人员设计，使产品造型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。二、智能仪器设计三原则1.从整体到局部(自顶向下)的设计原则2.较高的性

4、能价格比原则3.组合(集成)化与开放式设计原则从仪器性能和功能要求出发，提出总体设计方案，定义功能，画出组成原理框图；在硬件或软件设计时，把复杂的、难处理的问题，分为若干个较简单的、容易处理的问题，然后再一个个地加以解决。1.从整体到局部设计原则仪器功能和要求提出总任务绘制硬件和软件总功能框图分解成可独立表征的一批子任务：单独的实体进行设计和调试子任务分解：足够简单容易实现整体到局部最底层子任务：采用通用模块（函数）最低的难度最高的可靠性1.从整体到局部设计2.较高的性能价格比原则仪器的造价：研制成本、生产成本、使用成本；追求简洁独到设计方案，论证优化；创新领先；元器件少，集成度高，可靠

5、性优先，开发、调试、生产方便。样机研制成本：系统设计、调试和软件开发，硬件成本不是考虑的主要因素。生产成本：生产数量越大，每台产品的平均研制费就越低，仪器硬件成本对产品的生产成本有很大影响。使用成本：维护费、备件费、运转费、管理费、培训费等。必须综合分析论证后做出选用方案决策。2.较高的性能价格比原则3．集成化与开放式设计原则电子与计算机应用系统面临三个突出的问题：★产品更新换代太快；★市场竞争日趋激烈；★满足用户不同层次和不断变化的要求。在电子工业和计算机工业中推行一种不同于传统设计思想的所谓“开放系统”的设计思想。“开放系统”的设计思想在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际可能出发，又

6、留下容纳未来新技术机会的余地；向系统的不同配套档次开放，着眼于社会的公共参与，发挥各方面厂商的积极性创造条件；向用户不断变化的特殊要求开放，兼顾通用的基本设计和用户的专用要求。开放式系统设计的思路基于国际上先进的工业标准微机结构（嵌入式），针对不同的用户系统要求，选用相应的有关功能模块组合成最终用户的应用系统。系统设计者将主要精力放在分析设计目标，确定总体结构，选择系统配件等方面，而不是放在部件模块设计及用于解决通用软件的开发设计上。主要投入关键核心技术突破！集成化设计方法开放式体系结构和技术发展，导致了工业测控系统采用集成化设计方法的流行，即针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬件模

7、板和软件进行集成。集成化设计的基础是模块化(又称积木化)，硬、软件功能模块化是实现最佳系统设计的关键。成熟的功能模块，简化设计并缩短设计周期。结构灵活，便于扩充和更新，使系统的适应性强；维护方便快捷；功能模板可以组织批量生产，使质量稳定并降低成本，专业化分工；适用批量和创业产品。集成化设计方法的优点三、智能仪器的研制步骤确定设计任务拟定-优化设计方案硬件和软件研制软硬件综合调试整机性能测试和评估三个阶段1.确定设计任务、拟定设计方案