智能仪器设计ppt课件.ppt

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1、一、从传统仪器到智能仪器仪器仪表、智能仪器、重要性认识二、智能仪器的分类、基本结构与特点4个层次、2种结构、3个特点三、推动智能仪器发展的主要技术传感器，A/D,单片机和PC，DSP,FPGA/CPLD,软件，网络与通信四、《智能仪器设计基础》课程框架第一章绪论1.仪器仪表定义、作用、行业分类仪器仪表是信息获取的工具、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。测量仪器，分析仪器，生物医疗仪器，地球探测仪器，天文仪器，航空航天航海仪表，汽车仪表，电力，

2、石油，化工仪表等，遍及国民经济各个部门，深入到人民生活的各个角落。一、从传统仪器仪表到智能仪器2、八类测试计量仪器■几何量：长度、角度、形貌、相互位置、位移、距离测量仪器等■机械量：各种测力仪、硬度仪、加速度与速度测量仪、力矩测量仪、振动测量仪等■热工量：温度、湿度、流量测量仪器等▲光学参数：如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。▲电离辐射：各种放射性、核素计量，X、γ射线及中子计量仪器等。同学在学习和生活中，接触、使用或了解哪些仪器仪表？★时间频率：各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间

3、频率测量仪等★电磁量：交、直流电流表、电压表、功率表、RLC测量仪、静电仪、磁参数测量仪等★电子参数：无线电参数测量仪器如示波器、信号发生器、相位测量仪、频谱分析仪、动态信号分析仪等。三代仪器仪表：●第一代为指针式（或模拟式）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是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量(或检测)仪器，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(表现为智能的延伸或加强等)。3、智能仪器的概念与历史1984年：我国

4、仪器学会成立“自动测试与智能仪器专业学组”；1986年：IMEKO(国际测量联合会)以“智能仪器”为主题召开了专门的讨论会；1988年：IFAC(国际自动控制联合会)的理事会正式确定“智能元件及仪器”。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。4、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

5、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、通讯技术三部分组成。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”英国著名科学家H.Pavy曾经明确指出：“Nothingbegetsgoodsciencelikedevelopmentofagoodinstrument”（发展一种好的仪

6、器对于一门科学的贡献超过了任何其他事情）美国能源部杰出科学家R.F.Hirsch博士在最近一篇获奖演说中指出：“由新工具开创的科学新方向远比由新概念开创的科学新方向要多。由概念驱动的革命影响是用新概念去阐明旧事物。而由工具驱动的革命影响是去发现需要阐明的新事物”二、智能仪器的分类、基本结构与特点智能仪器四个层次高级智能人工智能趋势模型化系统辨识、模式识别初级智能计算机、信号处理聪敏电子、传感、测量兼容聪敏仪器类初级智能仪器类模型化智能仪器类高级智能仪器类1.分类2、智能仪器的基本结构其结构可有两种基本类型:●微

7、机内嵌式●微机扩展式将单片或多片的微机芯片与仪器有机地结合在一起形成的单机。以个人计算机(PC)为核心的应用扩展型测量仪器。个人计算机仪器(PCI)或称微机卡式仪器。单片机或DSPRAM、EPROMI/O接口D/AA/D外部通信RS232USB打印机板（键盘、开关、显示器传感器电量非电量内嵌微处理器智能仪器的基本结构输入通道输出通道个人仪器结构图普通台式PCI工控机PCI笔记本PCI个人仪器结构图个人计算机总线扩展槽软件仪器插件通用接口仪器插件仪器插件电源PC总线GPIB总线扩展底板或外部插件箱…12n◆测量过

8、程的软件控制：CPU→软件控制测量过程“以软代硬”→灵活性强、可靠性强◆数据处理：随机误差、系统误差、非线性校准等处理→改善测量的精确度数字滤波、相关、卷积、反卷积、幅度谱、相位谱、功率谱等信号分析→提供更多高质量的信息量◆多功能化：一机多用如智能化电力需求分析仪3、智能仪器的特点三、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功能与测量范围单片机DSP的广