未来的智能虚拟和网络化的新型仪器仪表邵阳

未来的智能、虚拟和网络化的新型仪器仪表

未来的智能、虚拟和网络化的新型仪器仪表 2011： 　　近20年来，仪器仪表发展尤为迅速，特别是这些年来计算机技术迅猛发展，广泛渗透到仪器仪表领域，出现崭新的一代仪器仪表——智能仪器、虚拟仪器和网络化仪器。智能仪器　　智能仪器是将人工智能的理论、方法和技术应用于仪器，使其具有类似人智能特性或功能的仪器。为了实现这种特性或功能，智能仪器中一般都使用嵌入微处理器的系统芯片(SOC)、或数字信号处理器(DSP)及专用电路(ASIC)，仪器内部带有处理能力很强的智能软件。仪器仪表已不再是简单的硬件实体，而是硬件、软件相结合，软件在仪器智能高低方面起重要作用的新型仪器。　　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。微处理器通过键盘或遥控接口接受命令和信号，并用来控制仪器的运行，执行常规测量，对数据进行智能分析和处理，数字显示或传送，而传统的模拟方法是很难做到的。智能仪器具有如下特点:　　(1)采集信息借助于传感器和变送器，按处理器的要求采集电量和非电量。　　(2)与外界对话使用智能接口进行人机对话及与外部仪器设备对话，接入自动测试系统，甚至接入Internet。另一方面，使用者借助面板上的键盘和显示屏，可用对话方式选择测量功能、设置参数。当然，通过显示器等也可获得测量结果。　　(3)记忆信息智能仪器的存储器既用来存储测量程序、相关的数学模型以及操作人员输入的信息，又用来存储以前测得的和现在测得的各种数据。　　(4)处理信息按设置的程序对测得的数据进行算术运算，求均值、对数、方差、标准偏差等数学运算FPT变换，求解代数方程，比较、判断、推理等。　　(5)控制以分析、比较和推理的结果输出相应的控制信息。　　(6)自检自诊断自测试(自检)程序对仪器自身各部分进行检测，验证能否正常工作。自检及格时显示通过信息或发出相应声音。否则，运行自诊断程序，进一步检查仪器的哪一部分出了故障，并显示相应的信息。若仪器中考虑了替换方案，则经内部协调和重组还可自动修复。　　(7)自补偿自适应智能仪器能适应外界的变化。比如，能自动补偿环境温度、压力等对被测量的影响，能补偿输入的非线性，并根据外部负载的变化自动输出与其匹配的信号等等。　　(8)自校准自学习智能仪器常常通过自校准(校准零点、增益等)来保证自身的准确度。不仅如此，它们还能通过自学习学会处理更多更复杂的测控程序。虚拟仪器　　虚拟仪器是充分利用计算机技术，并可由用户自己设计、自己定义的仪器。它通常由计算机、仪器模块和软件三部分组成。仪器模块的功能主要靠软件实现，通过编程在显示屏上构成波形发生器、示波器或数字万用表等传统仪器的软面板，而波形发生器发生的波形、频率、 占空比、幅值、偏置等，或者示波器的测量通道、标尺比例、时基、极性、触发信号(沿口、电平、类型……)等都可用鼠标或按键进行设置，如同常规仪器一样使用，不过，虚拟仪器具有更强的分析处理能力。随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展，用户只能使用制造商提供的仪器功能的传统观念正在改变，而用户自己设计、定义的范围进一步扩大；同一台虚拟仪器可在更多场合应用，比如既可在电量测量中应用，又可在振动、运动和图像等非电量测量中应用， 甚至在网络测控中应用。　　软件技术是虚拟仪器的核心。常用的仪器用开发软件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等。这些软件已相当完善，而且还在升级、提高。以LabVIEW为例，这是基于图形化编程语言G的开发环境，用于如GPIB、VXI、PXI、PCI仪器及数据采集卡等硬件的系统构成，而且，具有很强的分析处理能力。去年，LabVIEW 6i问世，将智能化测量与控制技术进一步扩展到了Internet网。网络化仪器与远程测控　　网络化仪器是适合在远程测控中使用的仪器。这是计算机技术、网络通信技术与仪表技术相结合所产生的一种新型仪器。许多仪器仪表具有远程通信能力，这是早就知道的事情，不过最近这几年正发生着许多新的、重要的变化，最重要的一点是扩展了Web技术的应用，特别是扩展了传输控制协议/网络协议(TCP/IP)、浏览器和嵌套服务器的应用。　　比如，通过GPIB-ENET转换器、RS232/RS485-TCP/IP转换器，将数据采集仪器的数据流转换成为遵循TCP/IP协议的形式，然后上Intranet/Internet网；而基于TCP/IP的网络化智能仪器则通过嵌入式TCP/IP软件，使现场变送器或仪器直接具有Intranet/Internet功能。它们与计算机一样，成了网络中的独立节点，很方便地就能与就近的网络通信线缆直接连接，而且“即插即用”，直接将现场测试数据送上网；用户通过浏览器或符合规范的应用程序即可实时浏览到这些信息(包括处理后的数据、仪器仪表的面板图像等)。虚拟仪器(V1)把传统仪器的前面板移植到Web页面上，通过Web服务器处理相关的测试需求，通过Intranet/Internet实时地发布和共享测试数据。　　考虑

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