智能儀器儀表憑借其體積小、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)中得到了廣泛的應用。智能儀器儀表的工作原理為傳感器拾取被測參量的信息并轉換成電信號，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開(kāi)關(guān)；由單片機逐路選通模擬開(kāi)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)a／d轉換器轉換成相應的脈沖信號后送入單片機中；單片機根據儀器所設定的初值進(jìn)行相應的數據運算和處理(如非線(xiàn)性校正等)；運算的結果被轉換為相應的數據進(jìn)行顯示和打??；同時(shí)單片機把運算結果與存儲于片內f(wàn)lashrom(閃速存儲器)或e2prom(電可擦除存貯器)內的設定參數進(jìn)行運算比較后，根據運算結果和控制要求，輸出相應的控制信號(如報警裝置觸發(fā)、繼電器觸點(diǎn)等)。此外，智能儀器還可以與pc機組成分布式測控系統，由單片機作為下位機采集各種測量信號與數據，通過(guò)串行通信將信息傳輸給上位機——pc機，由pc機進(jìn)行全局管理?！ ?br>
智能儀器儀表的發(fā)展概況
80年代，微處理器被用到儀器中，儀器前面板開(kāi)始朝鍵盤(pán)化方向發(fā)展，測量系統常通過(guò)ieee—488總線(xiàn)連接。不同于傳統獨立儀器模式的個(gè)人儀器得到了發(fā)展等?！ ?br>
90年代，儀器儀表的智能化突出表現在以下幾個(gè)方面：微電子技術(shù)的進(jìn)步更深刻地影響儀器儀表的設計；dsp芯片的問(wèn)世，使儀器儀表數字信號處理功能大大加強；微型機的發(fā)展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；vxi總線(xiàn)得到廣泛的應用?！ ?br>
近年來(lái)，智能化測量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國內市場(chǎng)上已經(jīng)出現了多種多樣智能化測量控制儀表，例如，能夠自動(dòng)進(jìn)行差壓補償的智能節流式流量計，能夠進(jìn)行程序控溫的智能多段溫度控制儀，能夠實(shí)現數字pid和各種復雜控制規律的智能式調節器，以及能夠對各種譜圖進(jìn)行分析和數據處理的智能色譜儀等?！ ?br>
國際上智能測量?jì)x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(jìn)行差壓值狀態(tài)的復合測量，可對變送器本體的溫度、靜壓等實(shí)現自動(dòng)補償，其精度可達到0.1%fs；美國raca-dana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，測量電平可低達-77db；美國fluke公司生產(chǎn)的超級多功能校準器5520a，內部采用了3個(gè)微處理器，其短期穩定性達到1ppm，線(xiàn)性度可達到0.5ppm；美國foxboro公司生產(chǎn)的數字化自整定調節器，采用了專(zhuān)家系統技術(shù)，能夠像有經(jīng)驗的控制工程師那樣，根據現場(chǎng)參數迅速地整定調節器。這種調節器特別適合于對象變化頻繁或非線(xiàn)性的控制系統。由于這種調節器能夠自動(dòng)整定調節參數，可使整個(gè)系統在生產(chǎn)過(guò)程中始終保持最佳品質(zhì)?！ ?br>
智能儀器儀表發(fā)展趨勢
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。它能夠完成信號的采集、線(xiàn)性化處理、數字信號處理，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(zhù)微電子機械技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)不斷成熟，價(jià)格不斷降低，因此其應用領(lǐng)域也將不斷擴大。它不但具有傳統儀器的功能，而且能在自動(dòng)化技術(shù)、航天、軍事、生物技術(shù)、醫療領(lǐng)域起到獨特的作用。例如，目前要同時(shí)測量一個(gè)病人的幾個(gè)不同的參量，并進(jìn)行某些參量的控制，通常病人的體內要插進(jìn)幾個(gè)管子，這增加了病人感染的機會(huì )，微型智能儀器能同時(shí)測量多參數，而且體積小，可植入人體，使得這些問(wèn)題得到解決?！ ?br>
多功能化
多功能本身就是智能儀器儀表的一個(gè)特點(diǎn)。例如，為了設計速度較快和結構較復雜的數字系統，儀器生產(chǎn)廠(chǎng)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)比專(zhuān)用脈沖發(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?！ ?br>
人工智能化
人工智能是計算機應用的一個(gè)嶄新領(lǐng)域，利用計算機模擬人的智能，用于機器人、醫療診斷、專(zhuān)家系統、推理證明等各方面。智能儀器的進(jìn)一步發(fā)展將含有一定的人工智能，即代替人的一部分腦力勞動(dòng)，從而在視覺(jué)(圖形及色彩辨讀)、聽(tīng)覺(jué)(語(yǔ)音識別及語(yǔ)言領(lǐng)悟)、思維(推理、判斷、學(xué)習與聯(lián)想)等方面具有一定的能力。
這樣，智能儀器可無(wú)需人的干預而自主地完成檢測或控制功能。顯然，人工智能在現代儀器儀表中的應用，使我們不僅可以解決用傳統方法很難解決的一類(lèi)問(wèn)題，而且可望解決用傳統方法根本不能解決的問(wèn)題?！ ?br>
融合isp和emit技術(shù)，實(shí)現儀器儀表系統的internet接入(網(wǎng)絡(luò )化)
伴隨著(zhù)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設計領(lǐng)域滲透，實(shí)現智能儀器儀表系統基于internet的通訊能力以及對設計好的智能儀器儀表系統進(jìn)行遠程升級、功能重置和系統維護?！ ?br>
在系統編程技術(shù)(in-systemprogramming，簡(jiǎn)稱(chēng)isp技術(shù))是對軟件進(jìn)行修改、組態(tài)或重組的一種最新技術(shù)。它是lattice半導體公司首先提出的一種使我們在產(chǎn)品設計、制造過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節，甚至在產(chǎn)品賣(mài)給最終用戶(hù)以后，具有對其器件、電路板或整個(gè)電子系統的邏輯和功能隨時(shí)進(jìn)行組態(tài)或重組能力的最新技術(shù)。isp技術(shù)消除了傳統技術(shù)的某些限制和連接弊病，有利于在板設計、制造與編程。isp硬件靈活且易于軟件修改，便于設計開(kāi)發(fā)。由于isp器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板(pcb)上處理，因此編程isp器件不需要專(zhuān)門(mén)編程器和較復雜的流程，只要通過(guò)pc機，嵌入式系統處理器甚至internet遠程網(wǎng)進(jìn)行編程?！ ?br>
emit嵌入式微型因特網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)是emware公司創(chuàng )立eti(extendtheinternet)擴展internet聯(lián)盟時(shí)提出的，它是一種將單片機等嵌入式設備接入internet的技術(shù)。利用該技術(shù)，能夠將8位和16位單片機系統接入internet，實(shí)現基于internet的遠程數據采集、智能控制、上傳／下載數據文件等功能?！ ?br>
目前美國connectone公司、emware公司、tasking公司和國內的p＆s公司等均提供基于internet的devicenetworking的軟件、固件(firmware)和硬件產(chǎn)品。
虛擬儀器是智能儀器發(fā)展的新階段
測量?jì)x器的主要功能都是由數據采集、數據分析和數據顯示等三大部分組成的。在虛擬現實(shí)系統中，數據分析和顯示完全用pc機的軟件來(lái)完成。因此，只要額外提供一定的數據采集硬件，就可以與pc機組成測量?jì)x器。這種基于pc機的測量?jì)x器稱(chēng)為虛擬儀器。在虛擬儀器中，使用同一個(gè)硬件系統，只要應用不同的軟件編程，就可得到功能完全不同的測量?jì)x器?？梢?jiàn)，軟件系統是虛擬儀器的核心，“軟件就是儀器”?！ ?br>
傳統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具有通用性、通俗性、可視性、可擴展性和升級性，能為用戶(hù)帶來(lái)極大的利益，因此，具有傳統的智能儀器所無(wú)法比擬的應用前景和市場(chǎng)?！?br>
結束語(yǔ)
智能儀器是計算機科學(xué)、電子學(xué)、數字信號處理、人工智能、vlsi等新興技術(shù)與傳統的儀器儀表技術(shù)的結合。隨著(zhù)專(zhuān)用集成電路、個(gè)人儀器等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，智能儀器將會(huì )得到更加廣泛的應用。作為智能儀器核心部件的單片計算機技術(shù)是推動(dòng)智能儀器向小型化、多功能化、更加靈活的方向發(fā)展的動(dòng)力?？梢灶A料，各種功能的智能儀器在不遠的將來(lái)會(huì )廣泛地使用在社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域。