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智能儀器的定義和發展

發布時間:2020-10-27 16:08:35 |來源:網絡轉載

智能稱重儀表是計算機技術與測量儀表相結合的產物,是含有微計算機或微處理器的測量儀表。由於它擁有對數據的存儲、運算、邏輯判斷及自動化操作等功能,具有一定智能的作用(表現為智能的延伸或加強等),因而被稱之為智能稱重儀表。fi0J將微機引入測量和控製儀表中,不僅能解決傳統儀表不能解決或不易解決的問題,而且能簡化電路、增加功能、提高精度和可靠性。同時這類儀表已能實現人腦的一部分功能,例如四則運算、邏輯判斷、命令識別等,有的還能夠進行自校正、自診斷,並具有自適應、自K8凯发大酒店天生赢家的能力。
自從1971年世界上岀現了第一種微處理器以來,微計算機技術得到了迅猛的發展。測量儀表在它的影響下有了新的活力,取得了新的進步e電子計算機從過去的龐然大物已經可以縮小到可以置於測量儀表之中,作為儀表的控製器存儲器及運算器,並使其具有智能的作用。概括起來說,智能稱重儀表在測量過程自動化、測量結果的數據處理及一機多用(多功能化)等方麵已取得巨大的進展。到了90年代,可以說,在高準確度、高性能、多功能的測量儀表中已經很少有不釆用微計算機技術的了。總的來說,可以從對傳統儀表的改進和新型儀表的出現兩個方麵來歸納智能稱重儀表的發展概況。傳統的手持式萬用表,在釆用了單片微機控製之後,功能更加多樣,使用更加方便、可靠,而且準確度大為提高。在磁測量儀表方麵,釆用微機的精密測磁裝置已經可以實現對磁性材料的智能化測量。這種裝置為一機多用,可實現對硬磁、軟磁及交流磁性的測量,在一個裝置上可以滿足大多數磁性參數及品種的要求,智能稱重儀表除了在傳統儀表的改進方麵取得了巨大的成就而外,還開辟了許多新的應用領域,出現了許多新型的儀表,同時,由於微計算機的內存容量的不斷增加*工作速度的不斷增高,因而使其數據處理的能力有了極大的改善,這樣就可把動態信號分析技術引入智能稱重儀表之中。這些信號分析往往以數字濾波或FFT(快速傅立葉變換)為主體,配之以各種不同的分
析軟件,如智能化的醫學診斷儀及機器故障診斷儀等。這類儀表的進一步發揮就是專家係統,其社會效益及經濟效益將是十分巨大的。⑵
智能稱重儀表的特點
一個內藏微計算機的智能稱重儀表意味著計算機技術與測量儀表的結合,它所具有的軟件功能已使儀表呈現出某種智能的作用負它相對於過去傳統的、純硬件的儀表來說是一種新的突破,其發展潛力十分巨大,這已為多年來智能稱重儀表發展的曆史所證實。概括起來,智能稱重儀表具有以下特點;
測量過程的軟件控製
測量過程的軟件控製源於數字化儀表測量過程的時序控製.60年代末,數
字化儀表的自動化程度已經很高,如可實現自穩零放大、自動極性判斷、自動量程切換、自動報警、過載保護、非線性補償、多功能測試和數百點巡回檢測等等,但隨著上述功能的增加,其硬件結構越來越複雜,從而導致體積及重量增大、成本上升、可靠性降低,給其進一步的發展造成很大困難。但當引入微計算機技術,使測量過程改用軟件控製之後,上述困難即得到很好的解決,它不僅簡化了硬件結構、縮小了體積及功耗、提高了可靠性、增加了靈活性,而且使儀表的自動化程度更高,如實現簡單人機對話、自檢、自診斷、自校準以及CRT顯示及輸岀打印和製圖等等。
數據處理
對測量數據進行存儲及運算的數據處理功能是智能稱重儀表最突出的特點,它主要表現在改善測量的精確度及對測量結果的再加工兩個方麵。
在提高測量精確度方麵,大量的工作是對隨機誤差及係統誤差進行處理。過去傳統的方法是用手工的方法對測量結果進行事後處理,不僅工作量大,效率低,而且往往會受到一些主觀因素的影響,使處理的結果不理想。在智能稱重儀表中釆用軟件對測量結果進行及時的、在線的處理可收到很好的效果,不僅方便、快速,而且可以避免主觀因素的影響,使測量的精確度及處理結果的質量都大為提高。由於可以實現各種算法,不僅可實現各種誤差的計算及補償,而且使在線測量儀表中常遇到的諸如非線性校準等問題也易於解決。
對測量結果的再加工,可使智能稱重儀表提供更多高質量的信息量。例如,一些信號分析儀表在微計算機的控製下,不僅可以實時采集信號的實際波形,在CRT上複現,並可在時間軸上進行展開或壓縮,還可對所采集的樣本進行數字濾波,將淹沒於幹擾中的信號提取出來;也可對樣本進行時域的(如相關分析、卷積、反卷積,傳遞函數等L或頻域的(如幅值譜、相位譜、功率譜等)分析。這樣就可以從原有的測量結果中提取更多的信息量。這類智能稱重儀表在生物醫療、語音分析、模式識別和故障診斷等各個方麵都有廣泛的應用。⑵
多功能化
智能稱重儀表的測量過程、軟件控製及數據處理功能使J機多用的多功能化易於實現,成為這類儀表的又一特點。例如,用於電力係統電能管理的一種智能化電力需求分析儀可以測量單相或三相電源的有功功率、無功功率、視在功率、電能、頻率、各相電壓、電流、功率因數等,還可測量出電能利用的峰值、峰時、穀值、穀時及各項超界時間,可以預置用電量需求計劃、自備時鍾及日曆,具有自動記錄、打印、報警及控製等許多功能。這樣多的功能如果不用微機控製,在一台儀表中是不能實現的。
智能稱重儀表的基本結構
從智能稱重儀表發展的狀況來看,其結構可有兩種基本類型,即微機內置式及微機擴展式。微機內置式為將單片或多片的微機芯片與儀表有機地結合在一起形成的單機。微機在其中起控製及數據處理作用,其特點主要是專用或多功能;小型化、便攜或手持式幹電池供電;易於密封,適應惡劣環境,成本較低“CPU為儀表的核心,它通過總線及接口電路與輸入通道、輸出通道、儀表麵板及儀表內存相連。EPROM及RAM組成的儀表內存可保存儀表所用的監控程序、應用程序及數據區。中斷申請可使儀表能夠靈活反應外部事件儀表儀表的輸入信號要經過輸入通道(預處理部分)才可以進入微機.輸入通道包括輸入放大器、抗混疊濾波器、多路轉換器、釆樣/保持器、A/D轉換器、三態緩衝器等各部分。輸入通道往往是決定儀表測量準確度的關鍵部位。在儀表的輸出部分,如果要求模擬輸出,則需經過輸出通道,它包括D/A轉換器、多路分配器、釆樣/保持器、低通濾波器等部分。儀表的數字輸出可與CRT屏幕顯示器相接,也可與磁盤、光盤、X-Y繪圖儀或打印機相接,以獲得硬拷貝。外部通信接口溝通本儀表與外係統的聯係。微機擴展式為以個人計算機(PC)為核心的應用擴展型測量儀表。由於PC的應用已十分普遍,其價格不斷下降,因此從80年代起就開始有人給PC機配上不同的模擬通道,讓它能夠符合測量儀表的要求,並把它取名為個人計算機儀表(pci),pci的優點為使用靈活、應用範圍廣泛,可以方便地利用pca有的磁盤、打印機及繪圖儀等獲取硬拷貝。更重要的是pc的數據處理功能強,內存容量遠大於內置式微機儀表,因而pci可以用於複雜的、高性能的信息處理。

 

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