智能仪器

摘要：自上世纪7O年代以来，基于计算机、微电子和网络等技术的智能仪器得到了飞速发展，智能化水平越来越高；智能仪器的进步和发展是人类智慧的结晶，也深刻影响着人的智能水平的提高。因此，了解和熟悉智能仪器仪表的特点功能，发展是十分重要和必要的。 关键词：智能仪器；发展趋势；应用前景

On intelligent instrument

Automation 082 200800301043 SU Hua-Ji

Abstract: Since the last century 70s, based on the computer, microelectronics and network techniques, such as intelligent instrument obtained the rapid development, intelligent level more and more higher; The progress and development of the intelligent instrument is the crystallization of the wisdom of human, also deeply affect the people to raise the level of intelligence. Therefore, understanding and familiar with the

characteristics of intelligent instruments function, development is very important and necessary.

Key words: Intelligent instrument; Development trend; Application prospect

1、智能仪器的历史沿革

20世纪70年代，出现了基于大规模集成电路的微处理器。 1973年，出现了内含微处理器的商品化测量仪器。到1975年，世界上约有近百种这类新型测量仪器仪表问世；内含微处理器的新型仪器集合了计算机技术和测控技术，具有了一定的人的智能特性，因此被人们称为智能仪器。20世纪80年代，NI公司提出了“虚拟仪器”的概念；虚拟仪器的出现，加速了测量仪器的智能化进程。到了上世纪90年代，融合了3C技术的智能化现场总线仪器具有了通信接口，开始实现分布式的测量与控制。同期，多媒体技术被引入到智能仪器的构建，增强了智能仪器与人的交互。进入2l世纪，智能仪器最大的进步特征是嵌入式系统的采用、与网络技术的有机结合、现代数学方法以及计算数学方法的更多利用。现代数学方法中的模糊数学、分形方法和现代数值计算方法在智能仪器建模中的应用，明显提高测量模型的精确度和

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计算效率，为仪器智能化决策水平提升奠定基础。

2、智能仪器的工作原理

智能仪器主要由硬件和软件两大部分组成。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：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在片内Flash ROM或EPROM 内的设定参

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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。

3、智能仪器的功能特点

传统智能仪器一般采取单机结构，使用单片机完全负责数据采集和处理、数据显示存储、打印、通信等任务，而单机系统只能构成简单的处理或控制系统，很难满足复杂人机接口和

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复杂网络接口的性能要求。与传统的仪器仪表相比，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。这种自测试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控制，使得许多原来用硬件逻辑难

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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。4．具有友好的人机对话能力；智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能，使仪器的操作更加方便直观。5．具有可程控操作能力。

4、智能仪器的发展趋势及应用前景

4.1、发展趋势

仪器与微处理器相结合，取代了许多笨重的硬件，内部结构和前面板大为改观，节省许多开关和调节旋钮。与传统仪器仪表相比，智能仪器呈现以下发展趋向：首先，虚拟仪器是

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智能仪器发展的新阶段。虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统；是一种由计算机操控的模块化仪器系统。[6]

虚拟技术是利用计算机界面和在线帮助功能，建立仪器虚拟板面，通过计算操作完成对对象的测试分析功能．虚拟仪器实质上是“软硬结合”、“虚实结合”的产物．它充分利用计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能．其次，智能仪器逐渐趋向网络化。基于Internet和Intranet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合，它正以不可逆转的力量推动着测控技术的革命；代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流，已在测量与测控

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领域内显现。再次，智能仪器逐渐趋向人工智能化。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。总的来说智能仪器的发展有如下特点：微型化、多功能化、智能化、虚拟

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化、网络化。

4.2、应用前景

(1)工业自动化仪器与控制系统以大工程项目为依托，致力于新一代主控系统及综合自动化开发和产业化。(2)电子与电工测量仪器，重点发展精密数字电表、自动测试技术与系统集成技术、网络技术。重点发展整机自动化测试系统，实现在线自动化检测。加快发展通信、计算机、网络技术、集成电路测量仪器及系统；航空、航天自动测试系统及设备。(3)高智能医疗仪器。重点发展医用光学仪器；以数字成像、高档彩超、彩超换能器为研发关键技术的超声医用仪器等。(4)大力发展各类传感技术及传感器的研究开发。主要是新型传感器及信息获取、传感技术。主要涉及遥感遥测、新材料、信息融合技术、传感器制造技术等。(5)科学仪器老产品更新换代。重点围绕生命科学、农业和食品、材料科学、环境与能源等直接关系到人类生存和发展的各学科和领域的需求，加强引进消化、自主研究、开发和产业化。着重发展各种科学仪器应用软件、标准化数据处理软件、提供使用可靠和扩展性强的通用性科学仪器开发平台及仪器测控数据系统与支掌系统；加强计量仪器的开发和产业化，重

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点是微电子制造业中的几何量在线讲师仪器、远程计量校准及计量基准的研究。

5、结束语

当今世界，智能科技分支林立，蓬勃发展，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。同时随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展，虚拟现实技术、网络技术等技术的不断发展及在智能仪器中的成功应用，智能仪器将会得到更加广泛的应用，智能仪器水平也将会不断提升到一个又

一个更高的水平。

参考文献

[1]

邵明松，赵伟，黄松岭.试论智能仪器进步特征及其概念内涵拓展. 电测与仪表，2009年09期． [2]

孙瑞强.智能仪器功能原理及其发展趋势.中国招标，2009年第37期. [3]

问治国，马旭东，鲁艳，张云帆.基于ARM-DSP架构的新型智能仪器开发.工业控制计算机，2008年01期. [4]

Jerome Revillard ,Eric Benoit, Sorana Cimpan ,Flavio Oquendo .Architecture-centric development for intelligent instrument design.2005. [5]

陈庆.浅谈智能仪器仪表的发展趋向及其应用前景.科技创新导报，2009年06期. [6]

刘付.智能、虚拟和网络化仪器概述.通信与计算机技术，2006年04期. [7]

杜天旭，谢林柏.仪器仪表的发展历程及趋势.重庆文理学院学报（自然科学版），2009 年04期. [8]

朱文龙.我国智能仪器仪表的发展现状及趋势.黑龙江科技信息，2011年02期. [9]

杨风芹.对智能仪器分析及未来的展望.企业导报，2011年10期. [10]

J. Jayapandian, K. Gururaj, S. Abhaya, J. Parimala, G. Amarendra . Embedded design based virtual instrument program for positron beam automation. Appiled Surface Science,2008.