智能仪器以及未来发展方向探析

2022-09-11

智能仪器是集合自动化仪表、单片机、计算机应用以及电子技术于一体的综合专业技术。智能仪器的出现, 具有体积小、功耗低、功能强的优点, 不仅使传统仪器的使用范围得到扩大, 更为用户带来非同一般的体验, 同时具有广阔的市场发展前景。

一、智能仪器的工作原理及特点

1. 智能仪器的工作原理

智能仪器一般由被测参量、传感器、信号处理、ADC、微处理器、DAC、驱动器、和模拟装置等原件构成。在智能仪器工作的过程中, 传感器是沟通被测参量和信号处理的桥梁, 通过传感器将被测物体转化为信号进行处理, 滤波过滤干扰之后, 将信号传输至多模拟开关。在单片机的作用下, 将各个通道的信号送至远程控制的放大器中, 经过ADC转换器的转换后, 形成相应的脉冲信号进入单片机, 根据运算结果转化为相应的数据, 并将单片机运行的数据进行flash存贮, 根据控制要求进行参数的设置, 输出警报装置的触发以及继电器触发等控制信号。另外, 智能仪器也可以与PC机相连, 经过DAC转化之后, 进行机器的驱动, 设置模拟装置, 将信号传输给上位PC机, 使用个人电脑对智能仪器进行全程的监控和管理[1]。

2. 智能仪器的特点

智能仪器也被称为是智能化测量监控系统, 在运用中以单片机为主体, 将测量监控技术和计算机技术相结合的技术手段, 具有如下的特点:

(1) 智能仪器的操作自动化

在仪器的测量中, 摒弃了传统仪器僵化人工的特点, 实现了操作的自动化。实现自动化的不仅仅是机器的某一个部分, 而是全程的自动化。控制键盘的扫描、数据的采集、开关启动和闭合, 均采用微型控制器或者是单片机来进行控制, 实现操作远程和全程的自动化操作[2]。

(2) 智能仪器的远程操作化

指的是在操作的过程中, 使用GPIB、RS485、RS232C等通信标准接口, 实现个人计算机和其他各种仪器的连接, 完成复杂的测试任务。

(3) 智能仪器的人机对话化

智能仪器友好的人机对话能力, 通过键盘的输入指令得以实现。工作人员在通过指令的输入, 实现智能仪器的测量功能, 在这种友好的人机对话中, 实现智能仪器直观和方便化的操作。

(4) 智能仪器的自测化和数据化

智能仪器最显著的特点之一是智能仪器的数据处理功能, 通过微型控制器和单片机的使用, 运用软件灵活解决仪器运行中的问题。同时, 利用仪器自身的测量功能, 更便于实现对机器的维护。

二、智能仪器的发展方向探析

探析智能仪器的发展前景在遵循其设计原则的前提下进行, 在保证仪器软件和硬件运行合理的前提下, 考量智能仪器的发展态势。就智能仪器的发展现状而言, 智能仪器呈现出虚拟化、融合EMIT技术和ISP技术、智能人工化、多功能化、以及微型化的发展方向。

1. 虚拟化

智能仪器的主要功能是实现数据的采集、分析和输出。在传统的数据采集中, 是以来某种计算机技术得以实现的, 而当下智能仪器的强调的是在通常使用的计算机技术中吸收并采用仪器技术, 因此在数据的采集中, 呈现出虚拟化的数据特点。其工作原理是将数据的显示与分析完全置于PC端的掌控之下, 这种虚拟化的软件系统具有通俗性和升级升级性的特点, 使智能仪器的运用市场得以扩大[3]。

2. 融合EMIT技术和ISP技术

EMIT技术是嵌入式微型因特网处理技术, 将单片机嵌入网络技术中, 实现网络远程数据的操控。ISP技术是对软件进行重组、修改的技术, 能够使智能产品的终端使用得到保证, 对其电路板、器件和电子系统逻辑进行重组, 具有设计灵活便于开发的优点, 使智能仪器在新时代条件下应用能力上的创新。

3. 人工智能化

人工智能指的是利用计算机对人的智能情况进行模拟。智能仪器的发展规划中一定要包含人工智能的开发。仪器的使用最终应当为人的需求而服务, 智能仪器人工化即是让智能仪器节省一部分人的脑力劳动, 使人们在思维、视觉、听觉等各个方面得到更加完美的感受。在此前提下, 智能仪器的开发的领域重点会转移到与人类生存和发展息息相关的产业上来, 例如高智能医疗仪器的开发会日益得到人们的重视。

4. 多功能化

智能仪器的多功能化是智能仪器本身的特点之一, 之所以将其作为发展趋势作为考量的因素, 是由于不论时代和社会怎样改变, 人们对于机器使用功能强大的要求始终不会降低。在设计结构复杂和速度快的数字系统时, 智能仪器生产厂家制造了具有频率合成、脉冲发生、任意波形发射功能更为强大的集成函数发生器, 在使用中, 取得了较好的效果。而智能仪器的不断发展, 也必将要求其设计功能的不断强化, 而功能强大的重点, 立足于对各种新型传感器的研发。

5. 微型化

微电子技术的发展, 使微型智能仪器的发展不断成熟, 价格越发诱人, 使用领域的不断扩张又反过来促进智能仪器微型化的发展。通常来讲, 微型的智能仪器指的是使用微机械技术、微电子技术等信息技术, 使仪器成为体积更小, 功能更全的智能仪器。在使用的过程中, 不仅能够完成信号的采集、处理、输出与其他仪器相接、人际交互的功能, 更能使人享用科技化时代下人类智慧的劳动成果, 智能仪器的微型电子化是实现智能仪器使用范围扩大的重要途径之一。

结语

本文通过分析智能仪器的一般工作原理及特点, 指出智能仪器呈现的虚拟化、融合EMIT技术和ISP技术、智能人工化、多功能化、以及微型化的发展方向。智能仪器是新兴科学技术与传统仪器仪表技术的完美结合, 通过计算机科学、数字信号处理、电子学及人工作智能等科学技术的发展, 智能仪器在个人仪器、集成电路上的发展前景更加广阔, 使传统的仪器仪表技术焕发出新的生命力。

摘要：自上世纪80年代以来, 随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展, 各种智能仪器在通讯、自动化、电子信息等领域得到广泛使用, 并呈现出富有生命力的发展前景。本文通过初步介绍智能仪器的发展概况, 对其发展方向进行探讨。

关键词：智能仪器,自动化,发展方向