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智能仪器开启“虚拟化”之路

来源:中国仪器仪表网 发布日期:2013-08-08 11:35:38 查看次数:
【九正建材网】 80年代,微处理器被用到仪器中,仪器前面板开始朝键盘化方向发展,测量系统常通过ieee488总线连接。不同于传统独立仪器模式的个人仪器得到了发展等。

80年代,微处理器被用到仪器中,仪器前面板开始朝键盘化方向发展,测量系统常通过ieee488总线连接。不同于传统独立仪器模式的个人仪器得到了发展等。

90年代,仪器仪表的智能化突出表现在以下几个方面:微电子技术的进步更深刻地影响仪器仪表的设计;dsp芯片的问世,使仪器仪表数字信号处理功能大大加强;微型机的发展,使仪器仪表具有更强的数据处理能力;图像处理功能的增加十分普遍;vxi总线得到广泛的应用。

近年来,智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表,例如,能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计,能够进行程序控温的智能多段温度控制仪,能够实现数字pid和各种复杂控制规律的智能式调节器,以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。

国际上智能测量仪表更是品种繁多,例如,美国honeywell公司生产的dstj-3000系列智能变送器,能进行差压值状态的复合测量,可对变送器本体的温度、静压等实现自动补偿,其精度可达到0.1%fs;美国raca-dana公司的9303型超高电平表,利用微处理器消除电流流经电阻所产生的热噪声,测量电平可低达-77db;美国fluke公司生产的超级多功能校准器5520a,内部采用了3个微处理器,其短期稳定性达到1ppm,线性度可达到0.5ppm;美国foxboro公司生产的数字化自整定调节器,采用了专家系统技术,能够像有经验的控制工程师那样,根据现场参数迅速地整定调节器。这种调节器特别适合于对象变化频繁或非线性的控制系统。由于这种调节器能够自动整定调节参数,可使整个系统在生产过程中始终保持**佳品质。

智能仪器仪表发展趋势

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。它能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理,控制信号的输出、放大、与其他仪器的接口、与人的交互等功能。微型智能仪器随着微电子机械技术的不断发展,其技术不断成熟,价格不断降低,因此其应用领域也将不断扩大。它不但具有传统仪器的功能,而且能在自动化技术、航天、军事、生物技术、医疗领域起到独特的作用。例如,目前要同时测量一个病人的几个不同的参量,并进行某些参量的控制,通常病人的体内要插进几个管子,这增加了病人感染的机会,微型智能仪器能同时测量多参数,而且体积小,可植入人体,使得这些问题得到解决。

多功能化

多功能本身就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(如准确度)比**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。

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。

智能仪器的进一步发展将含有一定的人工智能,即代替人的一部分脑力劳动,从而在视觉(图形及色彩辨读)、听觉(语音识别及语言领悟)、思维(推理、判断、学习与联想)等方面具有一定的能力。

这样,智能仪器可无需人的干预而自主地完成检测或控制功能。显然,人工智能在现代仪器仪表中的应用,使我们不仅可以解决用传统方法很难解决的一类问题,而且可望解决用传统方法根本不能解决的问题。

融合isp和emit技术,实现仪器仪表系统的internet接入(网络化)伴随着网络技术的飞速发展,internet技术正在逐渐向工业控制和智能仪器仪表系统设计领域渗透,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**新技术。它是lattice半导体公司**提出的一种使我们在产品设计、制造过程中的每个环节,甚至在产品卖给**终用户以后,具有对其器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的**新技术。isp技术消除了传统技术的某些限制和连接弊病,有利于在板设计、制造与编程。isp硬件灵活且易于软件修改,便于设计开发。由于isp器件可以像任何其他器件一样,在印刷电路板(pcb)上处理,因此编程isp器件不需要专门编程器和较复杂的流程,只要通过pc机,嵌入式系统处理器甚至internet远程网进行编程。

emit嵌入式微型因特网互联技术是emware公司创立eti(extendtheinternet)扩展internet联盟时提出的,它是一种将单片机等嵌入式设备接入internet的技术。利用该技术,能够将8位和16位单片机系统接入internet,实现基于internet的远程数据采集、智能控制、上传/下载数据文件等功能。

目前美国connectone公司、emware公司、tasking公司和国内的ps公司等均提供基于internet的devicenetworking的软件、固件(firmware)和硬件产品。

虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段

测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和数据显示等三大部分组成的。在虚拟现实系统中,数据分析和显示完全用pc机的软件来完成。因此,只要额外提供一定的数据采集硬件,就可以与pc机组成测量仪器。这种基于pc机的测量仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器中,使用同一个硬件系统,只要应用不同的软件编程,就可得  到功能完全不同的测量仪器。可见,软件系统是虚拟仪器的核心,软件就是仪器。

传统的智能仪器主要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,因此,具有传统的智能仪器所无法比拟的应用前景和市场。

智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能、vlsi等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着**集成电路、个人仪器等相关技术的发展,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在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域。

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