江蘇潤儀儀表有限公司專業(yè)提供:精密數(shù)字壓力計_普通膜盒壓力表_普通隔膜壓力表_智能差壓變送器等產(chǎn)品
本公司的主營產(chǎn)品:壓力表、精密數(shù)字壓力計、普通隔膜壓力表、智能差壓變送器,氫氣壓力表、膜片壓力表、普通膜盒壓力表、電接點壓力表;校驗仿真儀;壓力變送器;不銹鋼隔膜耐震壓力表;校驗裝置;工業(yè)熱工儀表;智能數(shù)控儀表;便攜式壓力校驗儀;電線電纜;渦街流量計等
潤儀儀表及其發(fā)展趨勢智能儀器功能原理
智能儀器的呈現(xiàn),極大地擴充了激進儀器的應(yīng)用范圍。智能儀器憑借其體積小、功能強、功耗低等優(yōu)勢,迅速地在家用電器、科研單位和工業(yè)企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
1.智能儀器的工作原理
傳感器拾取被測參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關(guān);由單片機逐路選通模擬開關(guān)將各輸入通道的信號逐一送入程控增益放大器,放大后的信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號后送入單片機中;單片機根據(jù)儀器所設(shè)定的初值進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運算和處理(如非線性校正等)運算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)進行顯示和打??;
同時單片機把運算結(jié)果與存儲于片內(nèi)FlashROM閃速存儲器)或E2PROM電可擦除存貯器)內(nèi)的設(shè)定參數(shù)進行運算比較后,根據(jù)運算結(jié)果和控制要求,輸出相應(yīng)的控制信號(如報警裝置觸發(fā)、繼電器觸點等)
此外,智能儀器還可以與PC機組成分布式測控系統(tǒng),由單片機作為下位機采集各種丈量信號與數(shù)據(jù),通過串行通信將信息傳輸給上位機—PC機,由PC機進行全局管理。
2.智能儀器的功能特點
隨著微電子技術(shù)的不時發(fā)展,集成了CPU存儲器、定時器/計數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器甚至ADDA轉(zhuǎn)換器等電路在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路芯片(即單片機)呈現(xiàn)了
以單片機為主體,將計算機技術(shù)與丈量控制技術(shù)結(jié)合在一起,又組成了所謂的智能化丈量控制系統(tǒng)”也就是智能儀器。
與激進儀器儀表相比,智能儀器具有以下功能特點:
①操作自動化。儀器的整個丈量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處置以及顯示打印等都用單片機或微控制器來控制操作,實現(xiàn)丈量過程的全部自動化。
②具有自測功能,包括自動調(diào)零、自動故障與狀態(tài)檢驗、自動校準、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等。智能儀表能自動檢測出故障的部位甚至故障的原因。這種自測試可以在儀器啟動時運行,同時也可在儀器工作中運行,極大地方便了儀器的維護。
③具有數(shù)據(jù)處置功能,這是智能儀器的主要優(yōu)點之一。智能儀器由于采用了單片機或微控制器,使得許多原來用硬件邏輯難以解決或根本無法解決的問題,現(xiàn)在可以用軟件非常靈活地加以解決。
例如,保守的數(shù)字萬用表只能丈量電阻、交直流電壓、電流等,而智能型的數(shù)字萬用表不只能進行上述丈量,而且還具有對丈量結(jié)果進行諸如零點平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計分析等復(fù)雜的數(shù)據(jù)處置功能,不只使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處置中解放出來,也有效地提高了儀器的丈量精度。
④具有友好的人機對話能力。智能儀器使用鍵盤代替激進儀器中的切換開關(guān),操作人員只需通過鍵盤輸入命令,就能實現(xiàn)某種丈量功能。與此同時,智能儀器還通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及對測量數(shù)據(jù)的處置結(jié)果及時告訴操作人員,使儀器的操作更加方便直觀。
⑤具有可程控操作能力。一般智能儀器都配有GPIBRS232CRS485等標準的通信接口,可以很方便地與PC機和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動丈量系統(tǒng),來完成更復(fù)雜的測試任務(wù)。
3.智能儀器的發(fā)展概況
80年代,微處理器被用到儀器中,儀器前面板開始朝鍵盤化方向發(fā)展,丈量系統(tǒng)常通過IEEE488總線連接。不同于激進獨立儀器模式的個人儀器得到發(fā)展等。
90年代,儀器儀表的智能化突出表示在以下幾個方面:微電子技術(shù)的進步更深刻地影響儀器儀表的設(shè)計;DSP芯片的問世,使儀器儀表數(shù)字信號處置功能大大加強;微型機的發(fā)展,使儀器儀表具有更強的數(shù)據(jù)處置能力;圖像處置功能的增加十分普遍;VXI總線得到廣泛的應(yīng)用。
近年來,智能化丈量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣智能化丈量控制儀表,例如,能夠自動進行差壓補償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計,能夠進行順序控溫的智能多段溫度控制儀,能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字PID和各種復(fù)雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器,以及能夠?qū)Ω鞣N譜圖進行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等。
上智能丈量儀表更是品種繁多,例如,美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的DSTJ-3000系列智能變送器,能進行差壓值狀態(tài)的復(fù)合丈量,可對變送器本體的溫度、靜壓等實現(xiàn)自動彌補,其精度可達到±0.1%FS美國RA CA -DA NA 公司的9303型超高電平表,利用微處理器消除電流流經(jīng)電阻所產(chǎn)生的熱噪聲,丈量電平可低達-77dB
美國FLUKE公司生產(chǎn)的超級多功能校準器5520A 內(nèi)部采用了3個微處理器,其短期穩(wěn)定性達到1ppm線性度可達到0.5ppm美國FOXBORO公司生產(chǎn)的數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器,采用了專家系統(tǒng)技術(shù),能夠像有經(jīng)驗的控制工程師那樣,根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)迅速地整定調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器特別適合于對象變化頻繁或非線性的控制系統(tǒng)。
由于這種調(diào)節(jié)器能夠自動整定調(diào)節(jié)參數(shù),可使整個系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中始終堅持佳品質(zhì)。
4.智能儀器發(fā)展趨勢
4.1微型化
微型智能儀器指微電子技術(shù)、微機械技術(shù)、信息技術(shù)等綜合應(yīng)用于儀器的生產(chǎn)中,從而使儀器成為體積小、功能齊全的智能儀器。
能夠完成信號的采集、線性化處理、數(shù)字信號處置,控制信號的輸出、放大、與其他儀器的接口、與人的交互等功能。微型智能儀器隨著微電子機械技術(shù)的不時發(fā)展,其技術(shù)不時幼稚,價格不時降低,因此其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴大。
不但具有激進儀器的功能,而且能在自動化技術(shù)、航天、軍事、生物技術(shù)、醫(yī)療領(lǐng)域起到*的作用。
例如,目前要同時丈量一個病人的幾個不同的參量,并進行某些參量的控制,通常病人的體內(nèi)要插進幾個管子,這增加了病人感染的機會,微型智能儀器能同時丈量多參數(shù),而且體積小,可植入人體,使得這些問題得到解決。
4.2多功能化
多功能自身就是智能儀器儀表的一個特點。例如,為了設(shè)計速度較快和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng),儀器生產(chǎn)廠家制造了具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任意波形發(fā)生器等功能的函數(shù)發(fā)生器。
這種多功能的綜合型產(chǎn)品不但在性能上(如準確度)比脈沖發(fā)生器和頻率合成器高,而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。
4.3人工智能化
人工智能是計算機應(yīng)用的一個嶄新領(lǐng)域,利用計算機模擬人的智能,用于機器人、醫(yī)療診斷、專家系統(tǒng)、推理證明等各方面。
智能儀器的進一步發(fā)展將含有一定的人工智能,即代替人的一局部腦力勞動,從而在視覺(圖形及色彩辨讀)聽覺(語音識別及語言領(lǐng)悟)思維(推理、判斷、學(xué)習(xí)與聯(lián)想)等方面具有一定的能力。
這樣,智能儀器可無需人的干預(yù)而自主地完成檢測或控制功能。顯然,人工智能在現(xiàn)代儀器儀表中的應(yīng)用,使我不只可以解決用激進方法很難解決的一類問題,而且可望解決用激進方法根本不能解決的問題。
4.4融合ISP和EMIT技術(shù),實現(xiàn)儀器儀表系統(tǒng)的Internet接入(網(wǎng)絡(luò)化)
隨同著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,Internet技術(shù)正在逐漸向工業(yè)控制和智能儀器儀表系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域滲透,實現(xiàn)智能儀器儀表系統(tǒng)基于Internet通訊能力以及對設(shè)計好的智能儀器儀表系統(tǒng)進行遠程升級、功能重置和系統(tǒng)維護。
系統(tǒng)編程技術(shù)(In-SystemProgram簡稱ISP技術(shù))對軟件進行修改、組態(tài)或重組的一種技術(shù)。LA TTICE半導(dǎo)體公司首先提出的一種使我產(chǎn)品設(shè)計、制造過程中的每個環(huán)節(jié),甚至在產(chǎn)品賣給終用戶以后,具有對其器件、電路板或整個電子系統(tǒng)的邏輯和功能隨時進行組態(tài)或重組能力的技術(shù)。
ISP技術(shù)消除了激進技術(shù)的某些限制和連接弊病,有利于在板設(shè)計、制造與編程。ISP硬件靈活且易于軟件修改,便于設(shè)計開發(fā)。
由于ISP器件可以像任何其他器件一樣,印刷電路板(PCB上處理,因此編程ISP器件不需要專門編程器和較復(fù)雜的流程,只要通過PC機,嵌入式系統(tǒng)處置器甚至INTERNET遠程網(wǎng)進行編程。
4.5虛擬儀器是智能儀器發(fā)展的新階段
丈量儀器的主要功能都是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等三大局部組成的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)分析和顯示*用PC機的軟件來完成。因此,只要額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件,就可以與PC機組成測量儀器。
這種基于PC機的丈量儀器稱為虛擬儀器。虛擬儀器中,使用同一個硬件系統(tǒng),只要應(yīng)用不同的軟件編程,就可得到功能*不同的丈量儀器??梢?,軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心,軟件就是儀器”
保守的智能儀器主要在儀器技術(shù)中用了某種計算機技術(shù),而虛擬儀器則強調(diào)在通用的計算機技術(shù)中吸收儀器技術(shù)。作為虛擬儀器核心的軟件系統(tǒng)具有通用性、通俗性、可視性、可擴展性和升級性,能為用戶帶來極大的利益,因此,具有保守的智能儀器所*的應(yīng)用前景和市場。
5.結(jié)束語
智能儀器是計算機科學(xué)、電子學(xué)、數(shù)字信號處置、人工智能、VLSI等新興技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器儀表技術(shù)的結(jié)合。隨著集成電路、個人儀器等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,智能儀器將會得到更加廣泛的應(yīng)用。
作為智能儀器核心部件的單片計算機技術(shù)是推動智能儀器向小型化、多功能化、更加靈活的方向發(fā)展的動力。可以預(yù)料,各種功能的智能儀器在不遠的將來會廣泛地使用在社會的各個領(lǐng)域。
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