少东程工大军 第8章图能仪器 与虚拟 仪器 2●4州 Knob 8.上锅述 Thermometer Array 100C: 0 82智能仪静筒介 75C 50C 83虚袋仪器与软件。 250 Tank 10- 75- 5 Push Button Slide Switch ●● Time Stamp Vertical Toggle Round LED 24621u5pM 7/21/2010
1 8.1 概述 8.2 智能仪器简介 8.3 虚拟仪器与软件
心白东君3大军 第8章智能仪器与虚拟仪器 2 >本章学习目标： ●了解智能仪器 ●了解虚拟仪器的构成和工作原理 ●了解常用的虚拟仪器开发平台LabVIEW
第8章 智能仪器与虚拟仪器 ➢本章学习目标： ⚫了解智能仪器 ⚫了解虚拟仪器的构成和工作原理 ⚫了解常用的虚拟仪器开发平台LabVIEW 2
》归本用子大军 3 8.1微述 c888j: DEWE-5000-right-front-v-01-2010 SignalCalc-Mobilyzer动态信号分析仪
DEWE-5000-right-front-v-01-2010 SignalCalc – Mobilyzer动态信号分析仪 3
心归本眉2大军 8.1概述 >仪器仪表的发展可以简单地划分为三代。第一代为指针式 （或模拟式)仪器仪表，如指针式万用表、功率表等，它 们的结构是电磁式的，基于电磁测量原理采用指针来实现 最终的测量结果指示。第二代为数字式仪器仪表，如数字 电压表、数字功率计、数字频率计等，它们的基本结构离 不开A-D转换环节，并以数字方式指示或打印测量结果。 第二代仪器响应速度较快，测量准确度较高。第三代就是 本书要讨论的智能式仪器仪表（简称为智能仪器）。 >随着微电子技术的发展，20世纪70年代初出现了世界上第 一个微处理器芯片。由微处理器芯片所构成的微型计算机 (简称为“微机”)，不仅具有计算机通常所具有的运算、 判断、记忆、控制等功能，而且还具有功耗低、体积小、 可靠性高、价格低廉等优，点，因此，微机的发展非常迅速。 随着微机性能的日益强大，其使用领域也越来越广泛
8.1 概述 ➢仪器仪表的发展可以简单地划分为三代。第一代为指针式 （或模拟式）仪器仪表，如指针式万用表、功率表等，它 们的结构是电磁式的，基于电磁测量原理采用指针来实现 最终的测量结果指示。第二代为数字式仪器仪表，如数字 电压表、数字功率计、数字频率计等，它们的基本结构离 不开A-D转换环节，并以数字方式指示或打印测量结果。 第二代仪器响应速度较快，测量准确度较高。第三代就是 本书要讨论的智能式仪器仪表（简称为智能仪器）。 ➢随着微电子技术的发展，20世纪70年代初出现了世界上第 一个微处理器芯片。由微处理器芯片所构成的微型计算机 （简称为“微机”），不仅具有计算机通常所具有的运算、 判断、记忆、控制等功能，而且还具有功耗低、体积小、 可靠性高、价格低廉等优点，因此，微机的发展非常迅速。 随着微机性能的日益强大，其使用领域也越来越广泛。 4
心少求星上大留 8.1概述 作为微机渗透到仪器科学与技术领域并得到充分应用的结 果，在该领域出现了完全突破传统概念的新一代仪器 智能仪器，从而开创了仪器仪表的崭新时代。智能仪器是 计算机技术与测量相结合的产物，是含有微机或微处理器 的测量（或检测)仪器。由于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)，因而被称为智能仪器。这一 观，点已逐渐被国内外学术界所接受。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。它体现为模 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。智能仪器的 出现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
8.1 概述 ➢作为微机渗透到仪器科学与技术领域并得到充分应用的结 果，在该领域出现了完全突破传统概念的新一代仪器—— 智能仪器，从而开创了仪器仪表的崭新时代。智能仪器是 计算机技术与测量相结合的产物，是含有微机或微处理器 的测量（或检测）仪器。由于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），因而被称为智能仪器。这一 观点已逐渐被国内外学术界所接受。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。它体现为模 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。智能仪器的 出现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。 5
心》山本理2大军 8.1概述 >智能仪器除了在传统仪器的改进方面取得了巨大的成就外， 还开辟了许多新的应用领域，出现了许多新型仪器。近20 年来，制造业（汽车制造，VISI制造，各种电子设备如计 算机、电视机等)的高速发展，使计算机辅助制造 (Computer Aided Manufacturing,CAM)达到了很高水平， 对人类生产力的发展起到巨大的推动作用。为了对CAM的 工作质量进行及时监督，使成品或半成品的质量得到保证， 要求实现对整个加工工艺过程中各重要环节或工位的在线 检测。因此，在生产线上或检验室内涌现了大量的应用各 种计算机辅助测试(Computer Aided Test,CAT)技术的仪 器
8.1 概述 ➢智能仪器除了在传统仪器的改进方面取得了巨大的成就外， 还开辟了许多新的应用领域，出现了许多新型仪器。近20 年来，制造业（汽车制造，VISI制造，各种电子设备如计 算机、电 视机等 ）的高 速发展 ，使计 算机辅 助制造 （Computer Aided Manufacturing，CAM）达到了很高水平， 对人类生产力的发展起到巨大的推动作用。为了对CAM的 工作质量进行及时监督，使成品或半成品的质量得到保证， 要求实现对整个加工工艺过程中各重要环节或工位的在线 检测。因此，在生产线上或检验室内涌现了大量的应用各 种计算机辅助测试（Computer Aided Test，CAT）技术的仪 器。 6
卢东罪大等 8.1概述 > 由于微机内存容量的不断增加，工作速度的不断 提高，使其数据处理能力有了极大的改善，这样 就可把信号分析技术引入智能仪器中。这些信号 分析往往以数字滤波或快速傅里叶变换(FFT)为 主体，配之以各种不同的分析软件，如智能化的 医学诊断仪及机器故障诊断仪等。这类仪器的进 一步发展就是测试诊断专家系统，其社会效益及 经济效益都是十分巨大的
8.1 概述 ➢由于微机内存容量的不断增加，工作速度的不断 提高，使其数据处理能力有了极大的改善，这样 就可把信号分析技术引入智能仪器中。这些信号 分析往往以数字滤波或快速傅里叶变换（FFT）为 主体，配之以各种不同的分析软件，如智能化的 医学诊断仪及机器故障诊断仪等。这类仪器的进 一步发展就是测试诊断专家系统，其社会效益及 经济效益都是十分巨大的。 7
G也本眉3大￥ 8.1概述 >作为智能仪器的重要分支，虚拟仪器技术是利用 高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完 成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的 软件能创建完全自定义的人机对话界面，模块化 的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的 软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。只 有同时拥有高效的软件、模块化/O硬件和用于集 成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥 虚拟仪器技术性能好、扩展性强、开发时间少以 及出色的集成这四大优势
8.1 概述 ➢作为智能仪器的重要分支，虚拟仪器技术是利用 高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完 成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的 软件能创建完全自定义的人机对话界面，模块化 的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的 软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。只 有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集 成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥 虚拟仪器技术性能好、扩展性强、开发时间少以 及出色的集成这四大优势。 8
少末罪子大家 9 8.2智能仪器简介 8.2.1智能仪器的细致分类 8.2.2智能仪器的基本结构 8.2.3智能仪器的主要特点
8.2.1 智能仪器的细致分类 8.2.2 智能仪器的基本结构 8.2.3 智能仪器的主要特点 9
10 8.2智能仪器简介 > 所谓智能仪器是指仪器内部集成了微处理器或单片计算机 的仪器。 >智能仪器的工作过程为：传感器拾取被测参量的信息并转 换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单 片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控 增益放大器，放大后的信号经A-D转换器转换成相应的脉 冲信号，再送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值 进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等)；运算的 结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把 运算结果与存储于片内闪速存储器(FlashROM)或电可擦 除存储器(E2PROM)内的设定参数进行运算比较后，根 据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如报警装 置触发、继电器触点等)。此外，智能仪器还可以与微机 组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量 信号与数据，将信息传输给上位机—PC,由PC进行全局 管理
8.2 智能仪器简介 ➢所谓智能仪器是指仪器内部集成了微处理器或单片计算机 的仪器。 ➢智能仪器的工作过程为：传感器拾取被测参量的信息并转 换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单 片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控 增益放大器，放大后的信号经A-D转换器转换成相应的脉 冲信号，再送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值 进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的 结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把 运算结果与存储于片内闪速存储器（FlashROM）或电可擦 除存储器（E2PROM）内的设定参数进行运算比较后，根 据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如报警装 置触发、继电器触点等）。此外，智能仪器还可以与微机 组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量 信号与数据，将信息传输给上位机——PC，由PC进行全局 管理。 10