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智能儀表

智能儀表是含有微型計算機或者微型處理器的測量儀表,擁有對數(shù)據(jù)的存儲運算邏輯判斷及自動化操作等功能。

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)A/D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)進行顯示和打印;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E?2PROM(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,智能儀表還可以與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測量信號與數(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。

功能特點

  隨著微電子技術(shù)的不斷發(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A/D、D/A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)出現(xiàn)了。以單片機為主體,將計算機技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起,又組成了所謂的“智能化測量控制系統(tǒng)”,也就是智能儀表。

  與傳統(tǒng)儀器儀表相比,智能儀表具有以下功能特點:

 ?、俨僮?span id="rliavcl" class='hrefStyle'>自動化。儀器的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理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)測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。

 ?、劬哂袛?shù)據(jù)處理功能,這是智能儀表的主要優(yōu)點之一。智能儀表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,傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表只能測量電阻、交直流電壓、電流等,而智能型的數(shù)字萬用表不僅能進行上述測量,而且還具有對測量結(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)處理功能,不僅使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來,也有效地提高了儀器的測量精度。

  ④具有友好的人機對話能力。智能儀表使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)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)某種測量功能。與此同時,智能儀表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)的處理結(jié)果及時告訴操作人員,使儀器的操作更加方便直觀。

 ?、菥哂锌沙炭夭僮髂芰ΑR话阒悄軆x表都配有GPIB、RS232C、RS485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測量系統(tǒng),來完成更復(fù)雜的測試任務(wù)。

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,測量系統(tǒng)常通過IEEE—488總線連接。不同于傳統(tǒng)獨立儀器模式的個人儀器得到了發(fā)展等。

  90年代,儀器儀表的智能化突出表現(xiàn)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(shù)據(jù)處理能力;圖像處理功能的增加十分普遍;VXI總線得到廣泛的應(yīng)用。

  近年來,智能化測量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣智能化測量控制儀表,例如,能夠自動進行差壓補償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計,能夠進行程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。

  國際上智能測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)合測量,可對變送器本體的溫度、靜壓等實現(xiàn)自動補償,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(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)過程中始終保持最


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