智能仪器的工作原理及特点

智能的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

1.智能仪器的工作原理

传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A／D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM（闪速存储器）或E2PROM（电可擦除存贮器）内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如报警装置触发、继电器触点等）。此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——PC机，由PC机进行全局管理。

2.智能仪器的功能特点

随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定时器/、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A／D、D／A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片（即单片机）出现了。以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。

与传统相比，智能仪器具有以下功能特点：

①操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。

②具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。

③具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在

可以用软件非常灵活地加以解决。例如，传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等，而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量，而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能，不仅使用户从繁重的数据处理中解放出来，也有效地提高了仪器的测量精度。

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智能仪器

1、仪器的概念：各种具有记录、测量、检出、测试或控制等功能的工具、装置和设备，能直接或间接地将被测量与已知标准量进行比较从而确定被认识事物的某种参量量值，这种工具、装置或设备，我们称之为仪器 2、智能仪器：含有微计算机或微处理器的测量仪器，由于他拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用，故称之为智能仪器。 3、智能仪器特点：测量过程的软件控制（源于数字化仪器测量过程的时序控制）；数据处理；多功能化。对测量数据进行存储及运算的数据处理功能是智能仪器最突出的特点，它主要表现在改善测量的精确度及对测量结果的再加工两个方面 4、仪器仪表概念：把那些功能相对单一，直接服务于仪器使用者以显示、记录或控制单一信号为主的仪器习惯地称之为仪表（Meter）。或说，仪表是部分仪器的一种特定表现形式，实质也是仪器。如：万用表、示波表、电动调节仪表等。习惯上也把仪器和仪表连在一起称“仪器仪表” 5、程控放大器的概念：由程序控制增益的放大器。组成：放大器、可变反馈电阻网络和控制接口。 6、智能仪器的设计原则：（功能及技术指标、可靠性要求、便于操作和维护、降低成本，提高仪器的性能价格比） 1.功能指标：一般地说，智能仪器产品的功能是指所涉及智能仪器的使用价值，也就是智能仪器的用途。用途越多，则功能越强。功能指标是智能仪器设计的基础，即智能仪器是为完成一定目的服务。 2.性能指标：智能仪器的性能是其适应工作环境的能力，即可靠性，也就是智能仪器的质量。包括：1.维持所具有功能正常工作能力和不会对外界造成不利影响的能力。 2.时效参数。 3.安全性指标包括仪器自身的安全性、是否存在危及人身安全隐患、是否会对周围环境造成物理的化学的或电磁的影响和干扰等。4.外观性能参数 3.人性化指标：指涉及的产品从人性化的角度考虑得是否周全，如仪器面板或软件界面有好，容易操作，不宜混淆，或具有防误操作功能，按键和开关的数量恰当科学，结构科学合理，便于维护。具有适当的故障自动监测和自诊断能力，容错效果良好等。 4.经济指标：指智能仪器在满足功能指标和性能指标等条件的前提下尽可能降低成本，提高性能价格比。 7、软件设计一般要求：1.运行速度快 2.占有存储空间少 3.程序结构化，简单、易读、易懂、易调试 8、量程自动切换一般要求：1.尽可能高的测量精度；2.确定性(指在声升、降量程时，不

智能仪器原理及设计教学设计

智能仪器原理及设计教学设计前言随着科技的不断发展，智能化已经成为现代制造业的趋势。在这个背景下，智能仪器作为关键的工具，在检测、测量、实验等方面扮演着越来越重要的角色。为此，本文将介绍智能仪器的原理及设计教学设计。一、智能仪器原理智能仪器的核心是芯片，通过将芯片技术与检测技术相结合来实现智能化。现代芯片技术的高度发展为我们提供了一种全新的思路。芯片作为控制部分是智能仪器的核心，通过内部的程序实现对设备的控制和管理，同时也是设备数据采集、传输和处理的核心。智能仪器的原理还牵涉到一些特殊的检测方法和技术，如红外线、紫外线、激光等。这些检测方法和技术通常用于一些特殊的检测和测量领域，例如光学、材料、环保等。此外，智能仪器的原理还包括中央处理器、传感器和信号处理器，它们共同构成了智能仪器的核心系统。中央处理器负责控制系统的运行，传感器负责检测并采集样品的相关数据，而信号处理器则对采集得到的数据进行处理和分析。二、智能仪器设计在智能仪器的设计中，首先要考虑的是设备的制造材料。制造材料的选取直接影响到设备的质量、使用寿命和处理效率。通常情况下，智能仪器的制造材料包括金属、陶瓷、塑料和玻璃等。

其次，需要考虑的是智能仪器的功能需求。智能仪器的功能设计应当围绕着样品的测量对象和测量对象的物理特性等进行考虑。在此基础上进行关键部件的选择，包括芯片、传感器和信号处理器等。最后，需要考虑的是智能仪器的软件设计。软件设计的重点包括控制指令的设计、控制模式的选用、编码技术的应用等。在软件设计过程中，需要根据设备的功能需求和硬件设计进行相应的编程和测试。三、智能仪器原理及设计教学设计在智能仪器原理及设计的教学设计中，需要将理论和实践相结合。理论部分应包括智能仪器的原理、发展历程、重要技术和应用领域等；实践部分则应包括智能仪器的制造材料、关键部件的选择、软件设计等。另外，在教学过程中还应注意以下几点： 1.突出基础理论。智能仪器原理及设计的授课应以基础理论为主，特别是芯片技术和传感器技术等。 2.强化实际应用能力。学生应该有机会参加相关的实践教学，从而提高他们的实际应用能力。 3.加强科学研究。要求学生参与相应的科学研究，并鼓励他们积极探索和实践。智能仪器原理及设计教学设计旨在提供学生的理论基础，同时也注重提高他们的实践能力和创新能力，从而培养出一批专业化、创新化的智能化检测人才。

智能仪器功能原理及其发展趋势

智能仪器功能原理及其发展趋势摘要：智能化是目前电子仪器发展的趋势，智能仪器以其优质的特点受到了电器科研以及工业青睐。智能仪器不仅仅能够在范围上比传统仪器的应用更加的广泛，同时其体积小功耗低以及功能强大等特点也是传统仪器所不及的。关键词：智能仪器；原理；特点；发展趋势 1 工作原理信息由传感器感受后将这些被测参量进行电信号的转换，后传递进入模拟开关，但是，在进入模拟开关前需要对干扰进行滤波去除；由单片机再对进入通道的信号进行选通并将信号传递给增益放大器，被放大的信号还需要进行脉冲信号的转换，通过转换器转换后再次送入单片机；单片机在初始设定值的基础上对这些数据进行相应的处理以及计算；最后所显示和打印出的数据就是运算后的结果；在仪器内的E2PROM以及FlashROM内都有着设定好的参数，单片机会将计算后的值同这些参数进行比较，根据事先的设定对在比较结果的基础上发出控制信号。正式由于智能仪器的这种工作原理，因此其和PC机相互配合还能够成为分布式的测控系统[1]，由PC机作为上位机用以接收各个下位机所采集以及测量的数据或者是信号，并进行统一的管理。 2 功能特点集成电路的出现是现代电子技术发展的结果，比之微电子仪器，集成电路更是将各种微型电路集中到一块芯片上，超大规模的集成电路就是这项技术发展的结果。集成了各个电路的芯片就是单片机，并在此基础上结合了测量控制以及计算机等技术，智能化控制测量系统就诞生了，智能化仪器就是在此基础上产生[2]。

较之传统的仪器以及仪表设备，智能仪器有着其独特的方面： ①自动化的操控手段。整个系统在控制上都是由单片机或者是微控设备进行操作和控制的，诸如：量程的选择以及开关的控制，采集数据以及扫描，数据的处理传输和打印显示等动作，都可以通过智能仪器实现自动化。操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。 ②智能化的自测功能。智能设备对于自身所产生的故障能够自我分析，检测出故障部位甚至能查找分析出原因。像自动故障状态的检验、自动凋零、量程的自动转换和自我校准和诊断等。自我检测的功能在仪器的维护上提供了极大的方便，其运行的时间也较为的灵活。 ③能够处理数据。数据处理是智能仪器相比传统仪器所具有的优势，由于微控设备以及单片机的存在使得相对于传统的逻辑硬件在处理信号以及数据上更加的灵活，很多逻辑硬件无法做到的事情通过智能仪器在软件的控制下灵活的解决。 ④人机关系更加和谐。传统的仪器主要是靠切换开关进行操作，而智能仪器只需要通过键盘对命令进行输入就能够实现测控，操作员可以更加方便的进行操作。并且，通过显示屏智能仪器还会将仪器的工作状态以及运行状态、测量和处理后的数据进行直观的显示，使得操作员方便及时的掌握仪器以及测控的状态。 3 发展趋势 3.1 微型化智能仪器在信号的采集以及数据的处理中具有着很大的优势，但是随着人们对于仪器功能要求的同时，对于仪器的体积也同样提出了要求。微型化成为了机械仪器的发展主流趋势，并且智能仪器中所用的电子元件体积不断的减小，加之微电机械技术的发展使得智能仪器也向着微型化的方向发展。微型智能设备虽然体积小，但是在进行信号以及数据采集、信号处理

智能仪器的原理及应用领域

智能仪器的原理及应用领域 1. 智能仪器简介智能仪器是一种具有自动化控制和数据处理功能的先进仪器设备。它可以通过内置的传感器、数据采集系统和人机交互界面实现数据的实时监测、分析和控制。智能仪器的原理和应用领域涵盖了多个学科和行业，例如化学、医学、环境、机械等。 2. 智能仪器的原理智能仪器的原理基于先进的传感技术和信号处理算法。智能仪器内部集成了各种传感器，这些传感器可以测量不同的物理量，例如温度、压力、湿度、电流等。当物理量发生变化时，传感器会将信号转换为电信号，并通过数据采集系统将原始数据采集到内存中。接下来，信号处理算法会对采集到的数据进行处理和分析，得出相关的结果和参数。最后，这些结果和参数可以通过人机交互界面展示给用户，并可以进行远程控制和管理。 3. 智能仪器的应用领域 3.1 化学领域 •智能化学分析仪器：智能化学分析仪器可以实现对样品中的化学物质进行快速定量分析和质量控制，例如pH计、离子色谱仪、气相色谱仪等。 •智能化学合成仪器：智能化学合成仪器可以实现复杂的化学合成反应，提高反应的效率和产物的纯度，例如自动合成仪、微波合成仪等。 3.2 医学领域 •智能医疗设备：智能医疗设备可以实现对患者的生理参数进行实时监测和诊断，例如心电图仪、血压计、血糖仪等。 •智能医疗影像仪器：智能医疗影像仪器可以实现对患者的内部结构进行成像和诊断，例如X光机、超声波设备、核磁共振仪等。 3.3 环境领域 •智能环境监测仪器：智能环境监测仪器可以实现对环境中的污染物进行实时监测和分析，例如空气质量监测仪、水质监测仪、土壤监测仪等。 •智能环境治理仪器：智能环境治理仪器可以实现对环境污染物的治理和净化，例如智能净化设备、智能废气处理装置等。

智能仪器及其特点

智能仪器及其特点 1、智能仪器概述随着微电子技术的不断发展，以及超大规模集成电路芯片(即单片机)的出现，智能仪器得到了迅速发展。智能仪器以微处理器或单片机为核心，具有信息采集、显示、处理、传输以及优化检测与控制等多种功能：有些甚至还具有专家推断、逻辑分析与决策的能力。智能仪器的出现，极大地扩充了常规仪器的应用范围。由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验等产生了极其深远的影响。 2、智能仪器的组成智能仪器主要由硬件和软件两部分组成。 (1)硬件硬件主要包括主机电路、模拟量输入输出通道、人机接口和标准通信接口电路等，如图1所示。主机电路通常由微处理器、程序存储器以及输入输出I/O接口电路等组成，有时，主机电路本身就是个单片机。主机电路主要用于存储程序与数据，进行系列的运算和处理，并参与各种功能控制。模拟量输入输出通道主要由A/D转换器，D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。主要用于输入和输出模拟信号，实现模数与数模转换。人机接口主要由仪器而板上的键盘和显示器等

组成,用来建立操作者与仪器之间的联系。标准通信接口使仪器可以接受计算机的程控命令，用来实现仪器与计算机的联系。一般情况下，智能仪器都配有GPIB等标准通信接口。此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机—PC机，由PC机进行全局管理。 (2)软件软件即程序，主要包括监控程序、接口管理程序和数据处理程序三大部分。监控程序而向仪器而板和显示器，负责完成如下工作:通过键盘操作，输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数：通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置：对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理：以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。接口管理程序主要而向通信接口，负责接收并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并根据通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果以及向应计算机远程控制命令。数据处理程序主要完成数据的滤波、运算和分析等任务。监控程序而向仪器而板和显示器，负责完成如下工作:通过键盘操作，输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数：通过控制I/O接口电路进行数据采集，对仪器进行预定的设置：对数据存储

智能仪器的工作原理及特点

智能仪器的工作原理及特点智能的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 1.智能仪器的工作原理传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A／D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM（闪速存储器）或E2PROM（电可擦除存贮器）内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如报警装置触发、继电器触点等）。此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——PC机，由PC机进行全局管理。 2.智能仪器的功能特点随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定时器/、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A／D、D／A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片（即单片机）出现了。以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。与传统相比，智能仪器具有以下功能特点： ①操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。 ②具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。 ③具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在

智能仪器原理及应用的认知和理解

智能仪器原理及应用的认知和理解 1. 引言智能仪器是一种利用人工智能技术来实现数据分析、自动化控制和智能决策的仪器设备。随着人工智能技术的不断进步和应用，智能仪器在各个领域的应用越来越广泛。本文将介绍智能仪器的原理和应用，并对其进行认知和理解。 2. 智能仪器的原理智能仪器的原理主要包括数据采集、数据处理和智能决策三个方面。 2.1 数据采集智能仪器通过传感器等设备对所监测对象的数据进行采集。传感器可以是温度传感器、压力传感器、光传感器等，用于感知环境中的各种物理量。采集到的数据可以是数字信号或模拟信号。 2.2 数据处理采集到的数据需要经过处理才能得到有用的信息。智能仪器使用各种数据处理算法对采集到的数据进行分析、处理和筛选，提取出其中的特征和规律。数据处理可以包括数据滤波、数据降噪、数据压缩等。 2.3 智能决策根据经过处理的数据，智能仪器可以进行智能决策。智能决策是指基于数据分析和算法模型，对采集到的数据进行判断、预测和控制。智能仪器根据预设的算法和规则，对采集到的数据进行评估和决策，并输出相应的结果或指令。 3. 智能仪器的应用领域智能仪器在各个领域都有广泛的应用，以下是一些典型的应用领域。 3.1 工业自动化智能仪器在工业生产过程中的自动化控制和监测中起到了重要的作用。通过对工业设备的监测和控制，可以实现生产过程的自动化和优化。 3.2 医疗健康智能仪器在医疗健康领域的应用也越来越广泛。通过监测患者的生理参数，如心率、血压等，可以实现对患者的实时监测和智能预警。

3.3 环境监测智能仪器在环境监测领域的应用可以帮助人们了解环境质量和资源利用情况。通过对大气、水质、噪音等环境参数的监测，可以及时预警和采取相应的措施。 3.4 交通运输智能仪器在交通运输领域的应用可以提高交通流量的效率和安全。通过对交通信号、车流量等数据的实时监测和智能控制，可以优化交通运输系统的运行。 4. 智能仪器的优势和局限性智能仪器具有许多优势，但同时也存在一些局限性。 4.1 优势 •可以实现自动化和智能化的操作，减少人力资源的依赖。 •数据处理和决策能力较强，可以为用户提供更准确、实时的信息和指导。 •提高了工作效率和生产效益，减少了生产成本。 4.2 局限性 •智能仪器的成本较高，购买和维护都需要较高的资金投入。 •智能仪器在某些情况下可能存在识别误差或判断错误的情况。 •智能仪器对于某些特殊环境或复杂情况的应用还存在一定的局限性。 5. 总结智能仪器作为一种利用人工智能技术实现数据分析、自动化控制和智能决策的仪器设备，在各个领域的应用越来越广泛。通过对智能仪器的原理和应用的认知和理解，可以更好地利用智能仪器来提升工作效率和生产效益。然而，我们也需要认识到智能仪器在一些特殊环境和复杂情况下存在的局限性，以便能更好地利用智能仪器的优势来解决实际问题。

智能仪器与传统仪器的比较

智能仪器与传统仪器的比较智能仪器是计算机技术向测量仪器移植的产物，他是一个专用的微型计算机系统，由硬件和软件两大部分组成。智能仪器是新型的电子仪器，它由传统仪器发展而来，但又跟传统仪器有很大区别。电子仪器的发展过程从使用的器件来看，经历了从真空管时代一晶体管一集成电路时代三个阶段。从仪器的工作原理来看，它经历了以下三代。第一代是模拟电子仪器，大量指针式的电压表、电流表、功率表及一些通用的测试仪器，均是典型的模拟式仪器。这一代仪器功能简单，精度低，响应速度低。第二代是数字式电子仪器，它的基本工作原理是将待测的模拟信号转换成数字信号，并进行测量，结果以数字形式输出显示。第三代就是智能仪器，它是在数字化的基础上用微机装备起来的，是计算机技术与电子仪器相结合的产物。它具有数据储存、运算、逻辑判断能力，能根据被测参数的变化自选量具备了一定的智能，故称为智能仪器。智能仪器与传统仪表也有很大区别，传统测控仪表对于输入信号的测量准确性完全取决于仪表内部各功能部件的精密性和稳定性水平。下图所示是一台普通数字电压表的原理框图，滤波器、衰减器、放大器、A/D转换器以及参考电压源的温度漂移电压和时间漂移电压都将反映到测量结果中去。如果仪表所采用器件的精密度高些，则这些漂移电压会小些，但从客观上讲，这些漂移电压总是存在的。被测电压另外，传统仪器对于测量结果的正确性也不能完全保证，所谓正确性是指仪表应在其各个部件完全无故障的条件下进行测量，而传统仪器在其内部某些部件发生故障时仍能继续进行测量，并继续给出测量结果值，这时的测量结果将是不正确的。智能仪器可以采用自动校准技术来消除仪器内部器件所产生的漂移电压。智能仪器内含

智能仪器

1.什么是智能仪器？主要特点智能仪器是计算机技术与测试技术相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器，由于对数据具有一定的智能作用，所以被称为智能仪器。特点：测量过程的软件控制，强大的数据处理功能，多功能化。 2.简述推动智能仪器发展的主要技术。传感器技术，A/D等器件技术的提高、单片机、dsp的广泛应用，ASIC FPGA/CPID 技术，LabView等图形软件技术，网络与通讯技术。 3．智能仪器有哪几种结构形式，简述微机内嵌式和微机拓展式 a．将微机作为核心部件嵌入到智能仪器中，仪器包含一个或多个微机，属于嵌入式系统 b．将检测功能拓展到微机中，由特定的硬件模块完成输入信号的采集，放大，以及输出信号的数模转换等功能，并利用微机的硬件和软件完成数据的分析和显示。 4．智能仪器的发展趋势微型化，多功能化，人工智能，网络化，虚拟化。 5.模拟量输入通道划分几种形式。各自特点和应用场合。单通道结构：被测信号只有一路。用于频率较高的模拟信号的A/D转换。多通道结构：多通道并行结构各通道同步采样转换，速度快。成本高，pcb体积大，功耗高。用于采集的模拟信号频率很高，且各路信号必须是同步采样的高转换速率系统。多通道共享结构用于对转换速率要求不高的系统。 6．智能仪器中常用的放大器类型和应用特点。 a.程控放大器，通过程序控制放大器的增益。 b.仪用放大器，放大电路输入阻抗与共模抑制比高，误差小，稳定好，长距离检测。

c.隔离放大器，保护设备和人身安全，提高共模抑制比，测量精确，在噪声下传送信号。 7.A/D转换器中抗混叠滤波器的作用和应用场合。过滤高频信号，采用抗混叠滤波器仅能通过0.5fs以下的低频信号。应用，电能信号，声音振动信号等动态信号的采集。 8.A/d转换器中采样保持器的作用和场合。作用，在ad转换器转换时间内保持被转换的模拟信号不变。场合，适用于高频模拟信号的采集。 9.ad转换器划分的类型和应用特点。 1.并联比较型ad转换器，速度快，分辨率低的场合。 2.逐次逼近型ad转换器，速度仅次于上者，抗干扰能力低。 3.双积分型ad转换器，间接转换式，抗干扰强，高精度，速率低。 4.E-△调制型ad转换器，匹配精度要求低，分辨率高，成本低。 10. E-△调制型ad转换器工作原理。由抗混叠滤波器，模拟E-△调制型，数字低通滤波器等组成。模拟信号经过低通滤波器变成带限的模拟信号，E-△调制型以远高于奈奎斯特频率的采样频率，将信号变成低分频率数字信号，将采样频率低至奈奎斯特采样频率，获得高分辨率的数字信号。 11.ad转换的控制方式程序查询方式，由微处理器向ad转换器发出启动信号。然后读入转换结束信号，查询转换是否结束，若结束则读取信号，否则继续直到结束。特点，简单，可靠，占cpu 延时等待方式，由微处理器向ad转换器发出启动信号，根据ad转换器的时间延迟，延时结束，读取数据。特点，简单，不占用查询端口，占cpu，效率低，适合任务少的情况。中断方式，由微处理器向ad转换器发出启动后处理其他事情，ad转换结束后向 cpu发出中断请求，cpu响应后读取结果。

智能仪器综述

电气信息工程学院自动化09—1班智能仪器综述摘要:智能仪器是一种比较重要的仪器,其广泛用于现代化各行各业,发挥着越来越重要的作用。本文就主要对智能仪器做一个综述，回顾智能仪器的发展历程,并对其特点做简要阐述,谈谈智能仪器的应用、设计及发展前景。关键词:智能仪器综述应用前景一、智能仪器简述智能仪器,就是在传统仪器仪表的基础上发展起来的具有逻辑和数值运算、判断、控制等基本功能，体积小、功耗低、可靠性高，并拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作功能，具有一定智能延伸或加强等智能作用的仪器。它是计算机技术和测量仪器相结合的产物，近年来各种先进技术在智能仪器发展中的应用，是智能仪器由较为成熟的数据处理向知识处理方向发展，功能不断完善，功能发展的层次更高。仪器仪表的发展可以划分为三代：第一代是指针式仪器仪表，它们基本是电磁式；第二代是数字式仪器仪表，这类主要是通过A/D转换环节将输出量用数字形式显示；第三代为智能仪器仪

表，这类仪表具有智能作用，功能强大。可以说，智能仪器是以第一第二代传统仪器仪表作为基础发展起来的，但是智能仪器比传统仪器具有更强大的功能，更辉煌的发展前景。智能仪器发展到现在也不过是几十年的历史，可以说历史短暂。但是它具有非常显著的发展特点：第一：微型化。在微电子技术、微机械技术、信息技术高速发展的今天，将这些技术应用于智能仪器的发展，不仅体积小、功耗低，而且功能也得到很大提高。特别是MEMS技术在智能仪器发展中的应用，更是把智能仪器称作为芯片上的仪器。使得智能仪器的功能更加齐全，可以更好地完成与其他仪器接口的功能。第二：功能多样化。功能多样化本身就是智能仪器的一个特点。例如，示波器，就不仅仅具有显示波形的作用，还有脉冲信号的输出，校验波形、曲线等作用。可见，现在的仪器仪表大多数是集多种功能于一身的。这不仅仅是社会生活的需要，也是智能仪器发展的需要。第三：数字化、智能化。现代智能仪器绝大多数都是集检测和控制系统于一身，在应用方面不仅功能更强大，性能更优越，而且硬件软化，自动化操作和面板显示。另外，在设计制造方面，还可以借助CAD、CAM等计算机辅助工具和辅助手段，而且还能让多媒体技术、神经网络和模糊控制等技术都在仪器仪表的设计制造中得到很好的应用，加工工艺也更加先进。以美国德州仪器公司的以DSP芯片为核心的仪表为例，该类仪器仪表采用的就是先进的混合信号电路、ASIC电路、元件及开发工具等，为整个仪器应用系统提供强有力的

智能仪器原理及应用的笔记

智能仪器原理及应用的笔记 1. 智能仪器的概述 •智能仪器是一种能够自动实现测量、监测、分析等功能的仪器设备。 •智能仪器通过集成传感器、处理器、通信模块等技术，实现对物理量、化学量等的测量和分析。 •智能仪器广泛应用于工业控制、环境监测、医疗诊断等领域，为人们提供便利和准确的数据。 2. 智能仪器的原理 2.1 传感器技术 •传感器是智能仪器中的关键部件，用于将被测量的物理量、化学量转换成电信号。 •常见的传感器技术包括压力传感器、温度传感器、光电传感器等。 •传感器技术的发展使得智能仪器能够实现更多样化的测量和分析功能。 2.2 信号处理技术 •智能仪器通过信号处理技术对传感器采集到的信号进行处理和分析。 •信号处理技术包括滤波、放大、采样等，可以提取出所需的有效信号并去除噪声。 •信号处理技术的应用使得智能仪器能够提供更精准和稳定的测量结果。 2.3 数据分析技术 •智能仪器通过数据分析技术对采集到的数据进行处理和分析。 •数据分析技术包括统计分析、模式识别、人工智能等。 •数据分析技术的应用使得智能仪器能够提供更全面和准确的分析结果。 3. 智能仪器的应用 3.1 工业控制 •智能仪器在工业控制中广泛应用，用于实时监测和控制生产过程的各项物理量和化学量。 •智能仪器可以对温度、压力、流量等参数进行实时测量和分析，从而优化生产过程，提高生产效率和产品质量。 3.2 环境监测 •智能仪器在环境监测中起到关键作用，可以对大气、水质、土壤等环境参数进行精确测量和分析。

•智能仪器可以及时监测环境污染物的浓度和分布情况，为环境保护和治理提供有效的数据支持。 3.3 医疗诊断 •智能仪器在医疗诊断中被广泛应用，可以对人体的生理参数进行实时监测和分析。 •智能仪器可以测量体温、心率、血压等指标，帮助医生进行疾病诊断和治疗计划制定。 3.4 科学研究 •智能仪器在科学研究中扮演重要角色，可以提供准确和可靠的实验数据。 •智能仪器在物理、化学、生物等领域的研究中发挥关键作用，为科学家提供实验基础和数据支持。 4. 总结智能仪器是一种能够自动实现测量、监测、分析等功能的仪器设备。它集成了传感器、处理器、通信模块等技术，通过信号处理和数据分析技术，能够提供准确、稳定和全面的测量和分析结果。智能仪器在工业控制、环境监测、医疗诊断等领域广泛应用，为人们提供便利和准确的数据支持。未来随着科技的不断进步，智能仪器将在更多领域发挥重要作用，为人们带来更多的便利和创新。

#19280智能仪器原理和应用

课程名称：智能仪器原理及应用课程代码：09280 第一部分课程性质与特点一、课程性质与特点 1．课程性质《智能仪器》是高等教育自学考试电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。 2．课程特点智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求 1．课程目标使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。 2．基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点，模拟量输入输出通道，人机接口，通信接口，以及典型处理功能，掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成，还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法，了解VXI和LabVIEW仪器系统的组成原理。三、与本专业其他课程的联系 1．学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学. 2．本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。第二部分考核内容与考核目标第一章导论一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。二、考核知识点与考核目标（一）第一节（重点）

智能仪器复习资料

1.什么是智能仪器?其主要特点是什么? 智能仪器是计算机技术和测试技术相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器。由于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，因而被称为智能仪器。特点：1操作自动化2具有自测功能3具有数据分析和处理能力4具有友好的人机对话功能5具有可程控操作能力。简述内嵌式智能仪器的基本组成和各部分功能由硬件和软件组成。硬件包括微处理器，存储器，输入/出通道，人机接口电路，通信接口电路等。功能：微处理器仪器核心，存储器包括数据存储器和程序存储器，用来存储程序和数据。输入通道主要包括传感器、信号调理电路和A/D转换器等，完成信号的滤波，放大，模数转换。输出通道主要包括D/A转换器、放大驱动电路和模拟执行器等，将处理后的数字信号转换为模拟信号。人机接口电路主要包括键盘和显示器，是操作者和仪器的通信桥梁。操作者可通过键盘向仪器发出控制命令，仪器可通过显示器将处理结果显示出来。通信接口可实现仪器与计算机和其它仪器的通信。智能仪器常用放大器的种类和特点？程控放大器：为适应不同的工作条件，在整个测量范围内获得合适的分辨率，提高测量精度。仪用放大器：输入阻抗和共模抑制比高、误差小、稳定性好。隔离放大器：输入端和输出端各有不同的参考点。可保护电子仪器设备和人生安全，提高共模抑制比，获得较精确的测量结果。常见的A/D转换器有哪几种类型?其特点是什么?工作原理 ⑴并联比较型A/D转换器：转换速度快,但是随着输出位数的增加所需器件数增加速度很快⑵逐次逼近型A/D转换器：抗干扰能力差，所以在A/D转换器之前一般要加采样/保持器锁定电压。⑶双积分型A/D转换器：能起到滤波作用提高了抗干扰能力。由于转换速度依赖于积分时间，所以转换速度慢。⑷Σ-△调制型A/D转换器：制作成本低,提高有效分辨率.采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为 Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若Vo

智能仪器

1.1 智能仪器的组成及特点微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。微处理器在20世纪70年代初期问世不久,就被引进电子测量和仪器领域,所占比重在各项计算机应用领域中名列前茅。在这之后,随着微处理器在体积小、功能强、价格低等方面的进一步的发展,电子测量与仪器和计算机技术的结合就愈加紧密,形成了一种全新的微型计算机化仪器。由于这种含微型计算机的电子仪器拥有对数据的存储、运算、逻辑判断、自动化操作及与外界通信的功能,具有一定的智能作用,因而被称为智能仪器,以区别于传统的电子仪器。近年来,智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理方面发展,并具有模糊判断、故障判断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等功能,使智能仪器向更高的层次发展。 1.1.1 智能仪器的典型结构智能仪器实际上是一个专用的微型计算机系统,它由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路,其通用结构框图如图1-1所示。其中主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理,它通常由微处理器、程序存储器、数据存储器及输入/输出(I/O)接口电路等组成,或者它本身就是一个单片微型计算机;模拟量输入/输出通道用来输入/输出模拟信号,主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成;人机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系,主要由仪器面板中的键盘和显示器组成;通信接口电路用于实现仪器

与计算机的联系,以便使仪器可以接受计算机的程控命令,目前生产的智能仪器一般都配有GP-IB等通信接口。智能仪器的软件分为监控程序和接口管理程序两部分。监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序,其内容包括:通过键盘输入命令和数据,以对仪器的功能、操作方式与工作参数进行设置;根据仪器设置的功能和工作方式,控制I/O接口电路进行数据采集、存储;按照仪器设置的参数,对采集的数据进行相关的处理;以数字、字符、图形等形式显示测量结果、数据处理的结果及仪器的状态信息。接口管理程序是面向通信接口的管理程序,其内容是接收并分析来自通信接口总线的远控命令,包括描述有关功能、操作方式与工作参数的代码;进行有关的数据采集与数据处理;通过通信接口送出仪器的测量结果、数据处理的结果及仪器的现行工作状态信息。

eja智能仪器的原理及特点

eja智能仪器是指内含微处理器的新型仪器。它集合了计算机技术和测控技术，具有一定的人的智能特性，诸如数据记忆及处理、逻辑判断、自检验、自校正、灵活反应、故障判断、寿命预测等功能。典型功能有：硬件故障的自检功能：自检功能是指利用事先编制好的检测程序对仪器主要部件进行自动检测，并对故障进行定位。自检方式有三种类型分别为开机自检、周期性自检和键盘自检。自动测量功能：智能仪器通常具有非线性校正、自动零点调整、自动量程变换以及自动触发电平调节等自动调节功能。 eja智能仪器能够处理数据：由于微控设备以及单片机的存在使得相对于传统的逻辑硬件在处理信号以及数据上更加的灵活，很多逻辑硬件无法做到的事情通过智能仪器在软件的控制下灵活的解决。自动化的操控手段：整个系统在控制上都是由单片机或者是微控设备进行操作和控制的，诸如：量程的选择以及开关的控制，采集数据以及扫描，数据的处理传输和打印显示等动作，都可以通过智能仪器实现自动化。参数的整定与修改实时化：随着各种现场可编程器件和在线编程技术的发展，可以在仪器使用的现场实时置人和动态修改。参数的在线动态修改以及结构设计的灵活性，从而保证了后期仪器仪表系统在不改变设备硬件的前提下，由系统软件的升级换代就能实现整个系统的不断升级与更新换代。 eja变送器多功能变送器具备通用的电源输入接口，提供的是电源接口的产品，保证提供的电源适用于该系列的产品，以防止损坏产品。电力品质较差时，建议在电源回路安装浪涌抑制器防止雷击，以及快速脉冲群抑制器。多功能变送器采用了每个测量通道单独采集的计算方式，保证了使用时完全一致对称，其具有多种接线方式。适用于不同的负载形式。输入电压应不高于产品的额定输入电压。标准额定输入电流为5A，如果CT上连有其它仪表，接线应采用串接方式，去除产品的电流输入连线之前，要先断开CT一次回路或者短接二次回路。建议使用接线排，以便拆装。确保输入电压、电流相对应，顺序一致，方向一致。 eja变送器仪表输入网络的配置根据系统的CT个数决定，在2个CT的情况下，选择三相三线两元件方式：在3个CT的情况下，选择三相四线三元件方式。仪表接线、仪表编程中设置的输入网络应该同所测量负载的接线方式一致，不然会导致仪表测量的电压或功率不正确。其中在三相三线中，电压测量和显示的为线电压：而在三相四线中，电压测量和显示为电网的相电压。

智能仪器

1智能仪器是由硬件（主机电路，模拟量输入|输出通道，人机接口电路，通信接口电路）和软件（分为监控程序和接口管理程序）组成 2.什么是智能仪器？它有什么特点？以微处理器为核心,将计算机技术与测量仪器相结合的仪器.拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定的智能作用。特点：测量范围宽、精度高、稳定性好。智能仪器一般均配有GP-IB通信接口，可跟另外的智能仪器组成智能仪器系统。 3.按智能仪器的结构可将智能仪器分为哪两类？微机内嵌（内藏）式和微机扩展式 4.智能仪器的主要特点⑴智能仪器使用键盘代替传统仪器的旋转式和琴键式⑵微处理器的运用极大地提高了仪器的性能⑶智能仪器运用微处理器的控制功能，有力的改善了仪器的自动化测量水平⑷智能仪器具有友好的人机对话的能力⑸智能仪器具有可程控操作的能力 5自动测试系统具有极强的通用性和多功能性，由计算机，多台可程控仪器和GP-IB 个人仪器系统是由不同功能的个人仪器和PC有机结合构成的自动测试系统个人仪器 6独立式智能仪器自身带有微处理器和GP-IB接口的能独立进行测试工作的电子仪器7 VXI线系统是由计算机，VXI仪器模块和VXI总线机箱构成 8虚拟仪器是指在计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的三大功能模块计算机，仪器模块和软件 9设计智能仪器的过程①确定设计任务②拟制总体设计方案③确定仪器工作总框架④硬件电路和软件的设计与调式⑤整机联调 1.一个N位的逐次比较式A/D转换器是由N位寄存器，N位D/A转换器，比较器，逻辑控制电路，输出缓冲器五个部分组成 A/D转换器软件的控制方式有程序查询方式，延时等待方式和中断方式。 3.AD574的基本特点①外围电路较少②字量输出具有三态缓冲器，因而可直接与微处理器接口③模拟量输入有单极性和双极性 4双积分式A/D转换器的三个阶段①预备阶段②定时积分阶段T1③定时积分阶段T2 双积分式A/D转换器的优点1.抗干扰能力强2.性能价格比高 5一个完整的A/D转换过程可分6个阶段 1.模拟调零阶段 2.数字调零阶段 3.第二次模拟调零阶段4对被测电压积分阶段5 对比较器的失调电压进行补偿6对基准电压积分阶段 6.为了将A/D转换器中运算放大器和比较器的漂移电压降低常采用自动调零技术 7D/A转换器的技术指数1分辨率2转换精度3转换时间4尖峰误差 A/D转换器的技术指标1分辨率和量化误差2转换速率3转换精度4满刻度范围㈠辨率是数字量变化一个字所对应模拟信号的变化量，分辨率取决于A/D转换器的位数，量化误差是由于A/D转换器有限字长数字量对输入模拟量进行离散取样而引起的误差分辨率与量化误差是统一的，提高分辨率可以减小量化误差㈡转换精度反映了一个实际的A/D转换器与一个理想的A/D转换器在量化之上的差值，用绝对误差或相对误差来表示㈢转换速率是指A/D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数 ⑷满刻度范围是指A/D转换器所允许最大的输入电压范围 7一个完整的数据采集分为三步;1数据采集2数据处理3处理结果的复现和保存