《智能仪器概述》PPT课件.ppt

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1、智能仪器设计智能仪器设计Design of Intelligent Instrumentation 主讲教师：赵凤强主讲教师：赵凤强(机电机电 B416B416）E-mailE-mail： 课程类型：课程类型：专业教育课程专业教育课程专业教育课程专业教育课程 必修必修必修必修先修课程：先修课程：数字电子技术、模拟电子技术、数字电子技术、模拟电子技术、数字电子技术、模拟电子技术、数字电子技术、模拟电子技术、单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术使用教材：使用教材：程德福程德福程德福程德福 林君林君林君林君.智能仪器，机械工业出版社智能仪器，机械工业出版社

2、智能仪器，机械工业出版社智能仪器，机械工业出版社 参参考考书：书：赵新民主编赵新民主编赵新民主编赵新民主编.智能仪器设计基础，哈尔滨工业大学出版社智能仪器设计基础，哈尔滨工业大学出版社智能仪器设计基础，哈尔滨工业大学出版社智能仪器设计基础，哈尔滨工业大学出版社赵茂泰赵茂泰赵茂泰赵茂泰.智能仪器原理及应用，电子工业出版社智能仪器原理及应用，电子工业出版社智能仪器原理及应用，电子工业出版社智能仪器原理及应用，电子工业出版社宋万杰等宋万杰等宋万杰等宋万杰等.CPLDCPLD技术及其应用，西安电子科技大学出版社技术及其应用，西安电子科技大学出版社技术及其应用，西安电子科技大学出版社技术及其应用，西安电

3、子科技大学出版社学时分配：学时分配：学时分配：学时分配：本课程共本课程共本课程共本课程共3232学时学时学时学时成绩的考察方法及评定标准：成绩的考察方法及评定标准：成绩的考察方法及评定标准：成绩的考察方法及评定标准：总评成绩以百分制计算，平时成绩占总评成绩以百分制计算，平时成绩占总评成绩以百分制计算，平时成绩占总评成绩以百分制计算，平时成绩占30%30%30%30%，期末考试成绩占期末考试成绩占期末考试成绩占期末考试成绩占70%70%70%70%教学内容：教学内容：教学内容：教学内容：章章章章 节节节节 内内内内 容容容容第一章第一章第一章第一章概述概述概述概述第二章第二章第二章第二章数据采集

4、技术数据采集技术数据采集技术数据采集技术第三章第三章第三章第三章人机对话与数据通信人机对话与数据通信人机对话与数据通信人机对话与数据通信第四章第四章第四章第四章智能仪器的基本数据处理算法智能仪器的基本数据处理算法智能仪器的基本数据处理算法智能仪器的基本数据处理算法第五章第五章第五章第五章软件设计软件设计软件设计软件设计第六章第六章第六章第六章可靠性与抗干扰技术可靠性与抗干扰技术可靠性与抗干扰技术可靠性与抗干扰技术第七章第七章第七章第七章可测试性技术可测试性技术可测试性技术可测试性技术第八章第八章第八章第八章设计实例设计实例设计实例设计实例第九章第九章第九章第九章智能仪器的新发展智能仪器的新发展

5、智能仪器的新发展智能仪器的新发展第一章第一章 概述概述一、从传统仪器到智能仪器一、从传统仪器到智能仪器仪器仪表、智能仪器、仪器仪表、智能仪器、仪器仪表、智能仪器、仪器仪表、智能仪器、重要性认识重要性认识重要性认识重要性认识二二 、智能仪器的分类、基本结构与特点、智能仪器的分类、基本结构与特点2种结构、种结构、3个特点个特点三、三、推动智能仪器发展的主要技术推动智能仪器发展的主要技术传感器，传感器，A/D，单片机和单片机和PC，DSP FPGA/CPLD，软件，网络与通信，软件，网络与通信四、智能仪器的发展趋势四、智能仪器的发展趋势一一 、从传统仪器到智能仪器、从传统仪器到智能仪器 1.1.仪器

6、仪表定义、作用、行业分类仪器仪表定义、作用、行业分类定义：仪器仪表是定义：仪器仪表是信息获取信息获取的工具、是的工具、是认识世认识世界界的工具，是一个的工具，是一个系统或装置系统或装置。作用：最基本的作用：是作用：最基本的作用：是延伸扩展补充或代替延伸扩展补充或代替人的听觉、视觉、触觉等人的听觉、视觉、触觉等器官的功能器官的功能。按应用分类：按应用分类：测量仪器测量仪器，分析仪器分析仪器，生物医疗仪生物医疗仪器器，地球探测仪器地球探测仪器，天文仪器，航空航天航海仪表，汽车仪表，电力,石油,化工仪表等，遍及国民经济各个部门，深入到人民生活的各个角落。2 2、八类测试计量仪器、八类测试计量仪器v按

7、测量的物理量不同分类：按测量的物理量不同分类：vv几何量：几何量：长度、角度、相互位置、位移、长度、角度、相互位置、位移、距离测量仪器等距离测量仪器等 vv机械量：机械量：各种测力仪、硬度仪、加速度与各种测力仪、硬度仪、加速度与速度测量仪、力矩测量仪、振动测量仪等速度测量仪、力矩测量仪、振动测量仪等vv热工量：热工量：温度、湿度、流量测量仪器等温度、湿度、流量测量仪器等vv光学参数：光学参数：如光度计、光谱仪、色度如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。测量仪等。vv电离辐射：电离辐射：各种放射性、核素计量，各种放射性、核素计量，X X、

8、射线及中子计量仪器等。射线及中子计量仪器等。vv时间频率：时间频率：各种计时仪器与钟表、铯各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间频率测量仪等原子钟、时间频率测量仪等vv电磁量：电磁量：交、直流电流表、电压表、交、直流电流表、电压表、功率表、功率表、RLC测量仪、静电仪、磁参测量仪、静电仪、磁参数测量仪等数测量仪等vv电子参数：电子参数：无线电参数测量仪器无线电参数测量仪器 如示如示波器、信号发生器、相位测量仪、频波器、信号发生器、相位测量仪、频谱分析仪、动态信号分析仪等。谱分析仪、动态信号分析仪等。注意！注意！n n以上八类测试计量仪器尽管测试对象以上八类测试计量仪器尽管测试对象不同，但有共同的测

9、试理论，而且测不同，但有共同的测试理论，而且测量的数字化、测量过程的自动化、数量的数字化、测量过程的自动化、数据处理的程序化等共性技术都成为现据处理的程序化等共性技术都成为现代仪器设计的主要内容。代仪器设计的主要内容。3 3、四代仪器仪表、四代仪器仪表n n第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表n n第二代为数字式仪器仪表第二代为数字式仪器仪表n n第三代就是智能式仪器仪表第三代就是智能式仪器仪表n n第四代第四代 虚拟仪器虚拟仪器基于基于USB总线的数据采集卡总线的数据采集卡基于基于PCI总线的数据采集卡总线的数据采集卡操操 作作 系系 统统：DOS,OS,Wi

10、ndows2000/9x/NTWindows2000/9x/NT最大最大I/0I/0速度：速度：1.5 Mbytes/s 1.5 Mbytes/s（IEEE488.1)IEEE488.1)7.7 Mbytes/s7.7 Mbytes/s (HS488)(HS488)尺寸：尺寸：133x107 mm133x107 mmNI的的PCI-GPIB卡卡GPIB（General-Purpose Interface Bus）-通用接口总线 NI的的DAQ及及VXI产品示例产品示例DAQ是英文Data Acquisition（数据采集）VXI总线总线 虚拟数字示波器的软面板虚拟数字示波器的软面板4、智能仪器

11、的概念与历史概念概念:智能仪器是微电子技术、网络技术和计算机及智能仪器是微电子技术、网络技术和计算机及智能仪器是微电子技术、网络技术和计算机及智能仪器是微电子技术、网络技术和计算机及软件技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机软件技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机软件技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机软件技术与测量仪器相结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量或微处理器的测量或微处理器的测量或微处理器的测量(或检测或检测或检测或检测)仪器，它拥有对数据的存仪器，它拥有对数据的存仪器，它拥有对数据的存仪器，它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定储、运算

12、、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用智能的作用智能的作用智能的作用(表现为智能的延伸或加强等表现为智能的延伸或加强等表现为智能的延伸或加强等表现为智能的延伸或加强等)。也可以理。也可以理。也可以理。也可以理解为传统仪器仪表的智能化、数字化发展。解为传统仪器仪表的智能化、数字化发展。解为传统仪器仪表的智能化、数字化发展。解为传统仪器仪表的智能化、数字化发展。智能仪器仪器科学计算机科学智能仪器仪器科学计算机科学近年来，智能仪器已开始从较为成熟的近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理数据处理向

13、向知识处理知识处理发展。发展。模糊判断模糊判断、故障诊断故障诊断、传感器融合传感器融合、机、机件件寿命预测寿命预测等，使智能仪器的功能向更等，使智能仪器的功能向更高的层次发展。高的层次发展。智能仪器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 5、对仪器仪表重要性的认识、对仪器仪表重要性的认识仪器仪表是：仪器仪表是：国民经济的国民经济的“倍增器倍增器”科学研究的科学研究的“先行官先行官”现代战争的现代战争的“战斗力战斗力”法庭审判的法庭审判的“物化法官物化法官”王大珩院士：王大珩院士：“能不能创造高水平的科学能不能创造高水平的科学仪器和设备体现了一个民族、一个国家的仪

14、器和设备体现了一个民族、一个国家的创新能力。发展科学仪器设备应当视为国创新能力。发展科学仪器设备应当视为国家战略家战略”钱学森：钱学森：“新技术革命的关键技术是信息新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术是关键和通讯技术三部分组成。测量技术是关键和基础基础”现代仪器仪表的发展水平是国家科技水平现代仪器仪表的发展水平是国家科技水平和综合国家力的重要体现，仪器仪表的制和综合国家力的重要体现，仪器仪表的制造水平反映出国家的文明程度造水平反映出国家的文明程度。二二 、智能仪器的分类、基本结构与特点、智能仪器的分类

15、、基本结构与特点1 1、智能仪器的分类、智能仪器的分类(按智能化程度分按智能化程度分)：v聪敏（聪敏（聪敏（聪敏（SmartSmart）仪器）仪器）仪器）仪器：以电子、传感、测量为基础以电子、传感、测量为基础以电子、传感、测量为基础以电子、传感、测量为基础v 初级智能仪器：初级智能仪器：初级智能仪器：初级智能仪器：除电子、传感、测量技术外，还应用了除电子、传感、测量技术外，还应用了除电子、传感、测量技术外，还应用了除电子、传感、测量技术外，还应用了计算机及信号处理技术计算机及信号处理技术计算机及信号处理技术计算机及信号处理技术v模型化仪器：模型化仪器：模型化仪器：模型化仪器：在初级智能仪器基础

16、上应用建模技术和方法在初级智能仪器基础上应用建模技术和方法在初级智能仪器基础上应用建模技术和方法在初级智能仪器基础上应用建模技术和方法v高级智能仪器：高级智能仪器：高级智能仪器：高级智能仪器：人工智能的应用人工智能的应用人工智能的应用人工智能的应用智能仪器的智能仪器的4个层次个层次高级智能智能人工智能人工智能趋势系统辨识、模式系统辨识、模式识别识别计算机、信号处理计算机、信号处理聪敏电子、传感、测量电子、传感、测量兼容传感类传感类 初级智能初级智能模型化智能模型化智能 高级智能高级智能2 2、智能仪器的基本结构、智能仪器的基本结构 其结构可有两种基本类型其结构可有两种基本类型:微机内置式 微机

17、扩展式微机内嵌式智能仪器 个人计算机仪器 将单片或多片的微机芯片与仪器有机地结合在一起形成的单机。以个人计算机(PC)为核心的应用扩展型测量仪器。个人计算机仪器(PCI)或或称微机卡式仪器。内嵌微处理器智能仪器的基本结构内嵌微处理器智能仪器的基本结构单片机或DSPRAM、EPROMI/O接口D/AA/D外部通信RS232USB打印机打印机板键盘、开关、键盘、开关、显示器显示器传传 感感器器电量非非电电量量输入通道输入通道输出通道输出通道微机扩展式智能仪器结构图微机扩展式智能仪器结构图计算机计算机总线扩展槽总线扩展槽软件软件插插件件n通接接口口插插件件2插插件件1电电源源PC总线总线GPIBVX

18、I等底板或外部插件箱底板或外部插件箱12n微机扩展式智能仪器的结构图微机扩展式智能仪器的结构图 个人仪器结构图 普通台式普通台式PCI工控机工控机PCI笔记本笔记本PCI测量过程的软件控制：测量过程的软件控制：测量过程的软件控制：测量过程的软件控制：CPU CPU 软件控制测量过程软件控制测量过程 “以软代硬以软代硬”灵活性强、可靠性强灵活性强、可靠性强数据处理数据处理数据处理数据处理 ：随机误差、系统误差、非线性校准等处理随机误差、系统误差、非线性校准等处理 改善测量的精确度改善测量的精确度 数字滤波、相关、卷积、反卷积、幅度谱、数字滤波、相关、卷积、反卷积、幅度谱、相位谱、功率谱等信号分析

19、相位谱、功率谱等信号分析 提供更多高质量的信息量提供更多高质量的信息量多功能化多功能化多功能化多功能化 ：一机多用一机多用 如如智能化电力需求分析仪智能化电力需求分析仪3 3、智能仪器的特点、智能仪器的特点三、推动智能仪器发展的主要技术三、推动智能仪器发展的主要技术1.1.传感器技术传感器技术2.A/D等等新新器器件件的的发发展展将将显显著著增增强强仪仪器器的功能与测量范围的功能与测量范围 3.单片机、单片机、DSP的广泛应用的广泛应用 4.ASIC、FPGACPLD技术技术5.LabVlEW等图形化软件技术等图形化软件技术 6.网络与通信技术网络与通信技术 1 1、传感器技术、传感器技术为为

20、适适应应智智能能仪仪器器发发展展的的需需要要，各各种种新新型型传传感感器不断涌现。器不断涌现。聋哑传感器聋哑传感器(Dumb Sensor)智能传感器智能传感器(Smart Sensor)网络化传感器网络化传感器(Networked Sensor)http:/ 传传统统的的传传感感器器是是模模拟拟仪仪器器仪仪表表时时代代的的产产物物。它它的的设设计计指指导导思思想想是是把把外外部部信信息息变变换换成成模模拟拟电电压压或或电电流流信信号号。这这类类传传感感器器的的输输出出幅幅值值小小，灵灵敏敏度度低低，而而且且功功能能单单一一，因因而而被称为被称为“聋哑传感器聋哑传感器”。聋哑传感器聋哑传感器智

21、能传感器智能传感器微电子技术、光电子技术使加工工艺逐步成熟，新型材料尤其是计算机技术的渗入，使微处理器和传感器得以结合，产生了具有一定数据处理能力，并能自检、自校、自补偿的新一代传感器智能传感器。传感技术的一次革命，对传感器的发展产生了深远的影响。将将网网络络接接口口芯芯片片与与智智能能传传感感器器集集成成起起来来并并使使通通信信协协议议固化到智能传感器的固化到智能传感器的ROMROM中时，就产生子网络传感器；中时，就产生子网络传感器；IEEEl451.2IEEEl451.2工工作作组组建建立立了了智智能能传传感感器器接接口口模模块块(STIM)(STIM)标标准准，描描述述了了传传感感器器网

22、网络络适适配配器器或或微微处处理理器器之之间间的的硬硬件件和和软软件件接接口口，是是IEEEl451IEEEl451网网络络传传感感器器标标准准的的重重要要组组成部分，使传感器能与各种网络连接。成部分，使传感器能与各种网络连接。网络传感器网络传感器智智能能传传感感器器和和网网络络化化传传感感器器的的飞飞速速发发展展可可大大大大提提高高信信号号检检测测能能力力，进进而而推推动动智智能能仪仪器器总总体体性性能的提高。能的提高。AD芯片是现代科学仪器不可缺少的核心部件之一，它的速度的提高是实现高速数据采集的关键。在向高速，低功耗、高分辨率、高性能的方向发展。AD等电路与微处理器集成在一块(称为混合电

23、路)传感器与控制电路都集成在一块芯片上，这将缩小体积，增强可靠性，从而实现智能仪器的多功能化2 2、A/D等新器件增强仪器的功能与测量范围等新器件增强仪器的功能与测量范围3.3.单片机、单片机、DSP处理器广泛应用处理器广泛应用单片机单片机:8031、8051、89C51 TMS320系系列列等等高高速速单单片片数数字字信信号号处处理理器器(DSPDigital Signal Processor)是是通通过过硬硬件件来来完完成成乘乘法法和和加加法法运运算算的的，极极大大地地增增强强了了智智能能仪仪器器的的数数字字滤滤波波、FFT、相相关关、卷卷积积等等信信号号处处理理能力。能力。新新型型DSP

24、芯芯片片接接口口功功能能大大大大加加强强，甚甚至至集集成成了了DSP与与ARM双核。双核。什么是什么是ARM？n nARM(Advanced RISC Machines)，是英国，是英国一家电子公司的名字，该公司成立于一家电子公司的名字，该公司成立于1990年年11月，是苹果电脑，月，是苹果电脑，Acorn电脑集团和电脑集团和VLSI Technology的合资企业。的合资企业。Acorn曾在曾在1985年推出世界上首个商用单芯片年推出世界上首个商用单芯片RISC（Reduced Instruction Set Computing）处理器。）处理器。ARM主要出售芯片主要出售芯片设计技术的授权

25、。设计技术的授权。n nARM开发的开发的RISC处理器。而现在我们把这处理器。而现在我们把这一类的处理器称为一类的处理器称为ARM。ARM 微处理器微处理器已遍及工业控制、消费类电子产品、通信已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于场，基于ARM技术的微处理器应用约占据技术的微处理器应用约占据了了32位位RISC微处理器微处理器75%以上的市场份额，以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。方面。n nARM还可以理解为是一种技术，还可以理解为是一种技术，ARM公司公

26、司是专门从事基于是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，世界各大半导体生产商从从事芯片生产，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的公司购买其设计的ARM微处理器核，微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用半导体公司都使用ARM公司的授权，因此公司的授权，因此既使得既使得ARM技术获得更多

27、的第三方工具、技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。受，更具有竞争力。4、ASIC、FPGACPLD技术技术ASIC(Application Specific Integrated Circuits，专专用用集集成成电电路路)无无论论在在价价格格、集集成成度度，还还是是在在产产量量、产产值值方方面面均均取取得得了了飞飞速速发发展展。因因此此，对对仪仪器器设设计计者者来来说说，很很有有意意义义的的一一项项工工作作是是把把一一些些性性能能要要求求很很

28、高高的的线线路路单单元元设设计计成成专专用用集集成成电电路路而而使使智智能能仪仪器器的的结结构构更更紧凑，性能更优良，保密性更强。紧凑，性能更优良，保密性更强。FPGA(Field Programmable Gates Array，现场现场可编程门阵列可编程门阵列)CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件)FPGACPLD的规模比较大，适合于时序、组的规模比较大，适合于时序、组合等逻辑电路应用场合，它可以替代几十甚至合等逻辑电路应用场合，它可以替代几十甚至上百块通用上百块通用IC芯片。芯片。这种芯片具有可编程性和实现方案

29、容易改动的这种芯片具有可编程性和实现方案容易改动的特点。电路保持不动的情况下，改变内部硬件特点。电路保持不动的情况下，改变内部硬件连接关系的描述，就能实现一种新的功能。连接关系的描述，就能实现一种新的功能。（1）FPGACPLD芯芯片片的的规规模模也也越越来来越越大大，其其单单片片逻逻辑辑门门数数已已达达到到数数十十万万门门，它它所所能能实实现现的的功功能能也也越来越强，同时也可以实现系统集成。越来越强，同时也可以实现系统集成。应用应用FPGACPLD的的优点优点 （2）FPGACPLD芯片在出厂之前都做过百分芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担投片风险和费用，之百的测试，不

30、需要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能指定。研制开发费用硬件环境来完成芯片的最终功能指定。研制开发费用相对较低。相对较低。（3）FPGACPLD芯片和芯片和EPROM配合使用时，配合使用时，用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况就可实现不同的功能。动的情况就可实现不同的功能。（4）FPGACPLD芯芯片片的的电电路路设设计计周周期期很很短短。软软件件包包中中不不但但有有各各种种输输入入工工具具和和仿仿真真工工具具，而而且

31、且还还有有版版图图设设计计工工具具和和编编程程器器等等全全线线产产品品，电电路路设设计计人人员员在在很很短短的的时时间间内内就就可可完完成成电电路路的的输输入入、编编译译、优优化化、仿仿真真，直直至至最最后后芯芯片片的的制制作作。当当电电路路有有少少量量改改动动时时，更更能能显显示示出出FPGACPLD的的优优势势。它它大大大大加加快快了了新新产产品品试试制制速速度度，减减少少了了库库存存风风险险与与设设计计错错误误所所带带来来的的危危险险，从从而而提提高高了了企业在市场上的竞争能力和应变能力。企业在市场上的竞争能力和应变能力。（5）电路设计人员使用）电路设计人员使用FPGACPLD进行电路设

32、计时，进行电路设计时，不需要具备专门的不需要具备专门的IC(集成电路集成电路)深层次的知识，深层次的知识，FPGACPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计。进行电路设计。在在计计算算机机和和必必要要的的仪仪器器硬硬件件确确定定之之后后，软软件件就就是是PCIPCI仪器发展的关键。软件就是仪器成为流行的说法。仪器发展的关键。软件就是仪器成为流行的说法。NINI（National National InstrumentsInstruments）公公司司19861986年年设设计计的的LabVlEWl.0LabVlEWl.0，2003200

33、3年年发发展展到到LabVlEW7.0LabVlEW7.0，推推动动虚虚拟拟仪器技术的发展。仪器技术的发展。图图形形化化编编程程语语言言建建立立的的虚虚拟拟仪仪器器面面板板，完完成成对对仪仪器器的控制、数据采集、数据分析和数据显示功能。的控制、数据采集、数据分析和数据显示功能。虚虚拟拟仪仪器器系系统统由由用用户户定定义义；仪仪器器硬硬件件模模块块化化；可可重重用用和和重重新新配配置置；系系统统功功能能、规规模模可可通通过过修修改改软软件件、更更换换仪仪器器硬硬件件而而增增减减；技技术术更更新新速速度度快快(1(12 2年年)，开发维护费用低。开发维护费用低。5 5、LabVlEWLabVlEW

34、等图形化软件技术等图形化软件技术虚拟仪器虚拟仪器 随随着着网网络络技技术术、通通信信技技术术的的高高速速发发展展与与广广泛泛应应用用，网网络络化化测测试试技技术术受受到到广广泛泛关关注注，这这必必将将对对网网络络时时代代的的测测试试仪仪器器和和测测试试技技术术产产生生革革命命性性变化。表现在两个方面：变化。表现在两个方面：智智能能仪仪器器要要上上网网，完完成成数数据据传传输输、远远程程控控制与故障诊断等；制与故障诊断等；构构建建网网络络化化测测试试系系统统，将将分分散散的的各各种种不不同同测测试试设设备备挂挂接接在在网网络络上上，通通过过网网络络实实现现资资源源、信信息息共共享享，协协调调工工

35、作作，共共同同完完成成大大型型复复杂杂系系统统的测试任务。的测试任务。6 6、网络与通信技术、网络与通信技术 网络化测试系统主要由两大部分组成：网络化测试系统主要由两大部分组成：组组成成系系统统的的基基本本功功能能单单元元(PC(PC仪仪器器、网网络络化化测测量量仪仪器器、网络化传感器、网络化测量模块网络化传感器、网络化测量模块)；连连接接各各基基本本功功能能单单元元的的通通信信网网络络。用用于于测测试试和和控控制制的的网网络络与与以以信信息息共共享享为为目目的的的的信信息息网网不不同同，前前者者采采用用工工业业EthernetEthernet，后者采用快速后者采用快速以太网以太网。构建网络化

36、测试系统需考虑的问题：构建网络化测试系统需考虑的问题：系统要具有开放性和互操作性；系统要具有开放性和互操作性；系统的实时性和时间的确定性；系统的实时性和时间的确定性；系统的成本尽可能低，通用性好；系统的成本尽可能低，通用性好；基本功能单元必须是智能化的，带有本地微处理基本功能单元必须是智能化的，带有本地微处理 器和存储器，具有网络化接口。器和存储器，具有网络化接口。四、智能仪器的发展趋势四、智能仪器的发展趋势 1 1、微型化、微型化2 2、多功能化、多功能化 3 3、人工智能化、人工智能化 4 4、网络化、网络化5 5、虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段、虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段智能仪器设计

37、智能仪器设计课程框架课程框架虚拟仪器、网络化仪器虚拟仪器、网络化仪器数据采集技术数据采集技术人机接口与通信人机接口与通信数据处理数据处理软件设计方法软件设计方法可靠性与抗干扰技术可靠性与抗干扰技术可可测试性技术测试性技术设计原则步骤与实例设计原则步骤与实例 思考题思考题 1 1你在学习和生活中，接触、使用或了解哪些仪器仪表？你在学习和生活中，接触、使用或了解哪些仪器仪表？属于哪种类型？指出它们的共同之处、主要区别。选择一种仪属于哪种类型？指出它们的共同之处、主要区别。选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想。器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想。2 2结合你对智能仪器概念的理解，讨论结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化智能化”的层次。的层次。3 3简述推动智能仪器发展的主要技术。简述推动智能仪器发展的主要技术。4 4学学过过的的哪哪些些课课程程为为智智能能仪仪器器设设计计奠奠定定基基础础，回回顾顾主主要要内内容。容。5 5智能仪器有哪几种结构形式？对其作简要描述。智能仪器有哪几种结构形式？对其作简要描述。6 6智能仪器设计时采用智能仪器设计时采用FPGAFPGACPLDCPLD有哪些优点？有哪些优点？