《智能仪器设计》PPT课件

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1、课程简介课程名称：智能仪器设计课程性质：专业必修课学时：32学时（讲授：28，实验4）学分：2适用对象：测控技术与仪器专业教材及参考书：1、赵新民，王祁.智能仪器设计基础.哈尔滨工业大学出版社，20012、王祁.智能仪器设计基础.机械工业出版社，20103、史健芳.智能仪器设计基础.电子工业出版社，20094、付华等.智能仪器设计.国防工业出版社，2007等第一章绪论§1.1智能仪器发展概况§1.2智能仪器的特点§1.3智能仪器的层次与基本结构§1.4虚拟仪器§1.5自动测试系统§1.1智能仪器发展概况一、定义1、智能的定义《新华词典》解释为：智慧和能力。一个人的智能既有先天遗传因素，也有后天

2、的学习和知识积累的因素。智能的产生物质的本质宇宙的起源生命的本质因此，很难对智能给出确切的定义，典型的有：自然界四大奥秘“是关于知识的学科怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学”。“是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作”。智能的特征：学习、推理、思考、规划等。相关研究领域：专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、机器人学、智能决策支持系统、人工神经网络等。2、智能仪器的定义智能仪器是计算机技术与电测技术相结合的产物。它是在数字化的基础上利用微处理器进行测量过程管理和数据处理，使仪器具有运算、逻辑判断、数据存储能力，并能根据被测参数的变化自动选择量程，可自动校正、自动补

3、偿、自诊断等，即具备了一定的初级智能，因此被称为智能仪器。本课程讨论的智能仪器是指含有微处理器的测量仪器。“数据处理知识处理”3、仪器仪表的发展(从传统仪器仪表到智能仪器）仪器仪表是信息获取的手段，是认识世界的工具，是一个系统或装置。最基本的作用：是延伸、扩展、补充或代替人的听觉、视觉、触觉等器官的功能。仪器仪表已遍及国民经济的各个部门，深入到人民生活的各个角落。如：……。“大家在学习和生活中，接触、使用或了解哪些仪器仪表？哪些具备一定的智能？”三代仪器仪表：第一代为指针式（模拟式）仪器仪表第二代为数字式仪器仪表第三代就是智能式仪器仪表智能仪器的发展主要包括以下两种形式：（1）对传统仪器的改进

4、如：变送器、万用表、示波器等。以智能变送器为例：SMAR、ROSEMOUNT等公司的HART协议压力变送器与常规变送器相比，内嵌微处理器，具有远程通信能力。主要优点如下：精度高，远高于同类常规变送器，一般为0.1%。量程比大，如Honeywell的ST系列，达400:1，减少备件可对环境温度变化的影响进行补偿具有远程通信能力自诊断功能强，减少维护量，缩短修复时间可选PID模块等HART设备的两种网络配置Point-to-pointcommunication**HARTCommunicationApplicationGuidefromhttp://www.hcf-files.com(availa

5、blein2012)Multidropconnection**HARTCommunicationApplicationGuidefromhttp://www.hcf-files.com(availablein2012)（2）新型仪器的出现CAM：计算机辅助制造CAT：计算机辅助测试（测试成品、半成品工件质量）如：PCBT设备。故障诊断系统（仪器、机械等）动态信号分析技术（数字滤波、FFT、小波等）其它：如条形码识别、图像识别、GPS等。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发展。模糊判断、故障诊断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等，使智能仪器的功能向更高的层次发展。智能仪器对

6、仪器仪表的发展以及科学实验研究产生了深远影响，是仪器设计的里程碑。对仪器仪表重要性的认识：仪器仪表是：国民经济的“倍增器”科学研究的“先行官”现代战争的“战斗力”法庭审判的“物化法官”门捷列夫：“科学是从测量开始的”钱学森：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通信技术三部分组成，其中，测量技术是关键和基础。”科学仪器是信息的源头科学仪器产业是信息产业王大珩院士：“能不能创造高水平的科学仪器和设备体现了一个民族、一个国家的创新能力。发展科学仪器设备应当视为国家战略”4、推动智能仪器发展的主要技术传感器技术A/D等新器件的发展将显著增强仪器的性能与测量范围单片机

7、与DSP的广泛应用嵌入式系统与片上系统(SOC)ASIC、FPGA／CPLD技术LabVIEW等图形化软件技术网络与通信技术（1）、传感器技术为适应智能仪器发展的需要，各种新型传感器不断涌现:聋哑传感器(DumbSensor)智能传感器(SmartSensor)网络化传感器(NetworkedSensor)传统的传感器是模拟仪器仪表时代的产物。它的设计指导思想是把外部信息变换成模拟电压或电流信号。