智能仪表技术

智能仪表技术吴慧峰E—Mail：[e-mail]第一章：概述桂林航专电子工程系1、智能仪表定义;2、智能仪表的分类、基本结构与特点;3、智能仪表的发展与应用;4、虚拟仪表与自动测试系统;5、智能仪表应用实例简介本节内容提要第一章：概述桂林航专电子工程系1、仪器仪表定义（1）仪器仪表：信息获取的工具、认识世界的工具，是一个系统或装置（2）最基本的作用：是延伸扩展补充或代替人的听觉、视觉、触觉等器官的功能1.1、智能仪表定义与分类第一章：概述桂林航专电子工程系2、几类测试计量仪器（1）几何量：长度、角度、相互位置、位移、测量仪器等（2）机械量：各种测力仪、硬度仪、加速度、力矩测量仪（3）热工量：温度、湿度、流量测量仪器等（4）光学参数：如光度计、光谱仪、色度计、光学传递函数测量仪等。（5）电离辐射：各种放射性、X、γ射线及中子计量仪器等。第一章：概述桂林航专电子工程系3、智能仪表（1）智能：指个体对客观事物进行合理分析、判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力，也有认为智能是多种才能的总和。（2）智能仪表：都带有电脑或单（片）板机作为仪器控制中心，代替人的许多操作，从而保证仪器能够发挥最佳的工作效能第一章：概述桂林航专电子工程系4、三代仪器仪表（1）第一代：指针式（或模拟式）仪器仪表第一章：概述桂林航专电子工程系（2）第二代为数字式仪器仪表第一章：概述桂林航专电子工程系（3）第三代就是智能式仪器仪表第一章：概述桂林航专电子工程系1、分类：智能仪表的四个层次智能人工智能趋势模型化系统辨识、模式识别初级智能计算机、信号处理电子、传感、测量兼容聪敏仪器类初级智能仪表类模型化智能仪表类高级智能仪表类1.2、智能仪表的分类、基本结构与特点第一章：概述桂林航专电子工程系2、智能仪表的基本结构其结构可有两种基本类型:（1）微机内嵌式：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。（2）微机扩展式：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)或称微机卡式仪器。第一章：概述桂林航专电子工程系接口电路传感器电量非电量输入通道（预处理部分）A/D仪器（监控程序）内存（应用程序）EPROM内总线CPU仪器面板键盘、开关、按钮、LED外部通信接口IEEE-488RS-232CCRTCAMACD/A模拟输出输出通道终端申请微机内嵌式智能仪表的结构图第一章：概述桂林航专电子工程系电量输入非电量开关量或逻辑电平个人计算机应用软件输入插件箱屏幕显示硬拷贝数据处理D/A输出IEEE488/RC232C局部网络输出个人计算机仪器（PCI）结构图第一章：概述桂林航专电子工程系3.基本工作方式：（1）基地（2）遥控第一章：概述桂林航专电子工程系4、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)友好的人机对话接口(3)记忆信息(4)信息处理(5)信息控制。(6)自检自诊断自测试(自检)程序(7)自补偿自适应(8)自校准自学习第一章：概述桂林航专电子工程系5、处理特点：（1）软件控制测量过程：CPU→软件控制测量过程“以软代硬”→灵活性强、可靠性强（2）数据处理：随机误差、系统误差、非线性校准等处理改量的精确度、数字滤波、相关、卷积、反卷积、幅度谱、相位谱、功率谱等信号分析提供更多高质量的信息量（3）多功能化：一机多用如智能化电力需求分析仪第一章：概述桂林航专电子工程系1、仪器仪表发展特点：（1）新技术的应用；（2）产品结构变化，注重性能价格化。（3）产品开发准则发生了变化（4）生产技术注重专业生产，不大而全1.3智能仪表的发展与应用第一章：概述桂林航专电子工程系气功、电动单元组合仪表计算机控制系统(DDC)分散控制系统DCS2、仪器仪表发展趋势：工业自动化控制仪器经历了三个过程：第一章：概述桂林航专电子工程系1、自动测试系统以计算机和信息处理为中心的自动测试系统在科学研究和实际工程领域都得到了广泛的应用自动测试系统由硬件和软件两部分组成:1.4虚拟仪器与自动测试系统第一章：概述桂林航专电子工程系第一章：概述桂林航专电子工程系第一章：概述桂林航专电子工程系2、虚拟仪器系统:虚拟仪器—在通用计算机平台上，用户根据需求来定义和设计仪器的测试功能。实质—充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能。第一章：概述桂林航专电子工程系（1）虚拟仪器的组成:虚拟仪器系统的构成有多种方式，主要取决于系统所采用的硬件和接口方式第一章：概述桂林航专电子工程系（2）虚拟仪器的功能虚拟仪器包括硬件和软件两个基本要素。硬件的主要功能是获取真实世界中的被测信号，分为两类:一类是满足一般科学研究与工程领域测试任务要求的虚拟仪器;一类是用于高可靠性的关键任务，如航空航天、国防等应用的高端VXI仪器软件的功能定义了仪器的功能第一章：概述桂林航专电子工程系（3）虚拟仪器的特点:【1】智能化程度高，处理能力强;【2】复用性强，系统费用低;【3】可操作性强;【4】虚拟仪器的数据采集(DAQ)方式第一章：概述桂林航专电子工程系第一章：概述桂林航专电子工程系第一章：概述桂林航专电子工程系1电话遥控的最初目的是想利用电话线路,实现远距离操纵家用电器电源的接通或断开。其遥控接收控制器（即电话遥控器）的基本结构1.5、智能仪表应用实例简介----电话遥控第一章：概述桂林航专电子工程系电话线家用电器检测与控制本机电话译码开关电话遥控器电话遥控器的组成第一章：概述桂林航专电子工程系2、智能型电话遥控器的电路结构及工作原理（1）电路结构【1】原有电路存在的不足；结构单一、接受命令有限【2】改善的方式；单片机的主要功能是接收由电话线路传输的控制命令或外部电路输入的其他信号,对这些命令或信号进行分析、识别、计算,并将结果作相应的处理（包括存储、显示或输出相应的控制信号等）。第一章：概述桂林航专电子工程系【3】改善电路结构框图：上述电路采用MCS-51系列单片机AT89C51作为遥控器的核心控制部件。电路的主要功能：（1）远距离遥控家用电器的开、关机动作；（2）查询被控家用电器当前的工作状态；（3）远距离设定家用电器的开、关机时间和工作时间；（4）电话机防盗打,电话密码锁以及紧急报警自动寻呼等功能。第一章：概述桂林航专电子工程系（2）、遥控器的工作原理【1】在正常情况下，单片机不断地查询电话振铃信号、提机信号及线路监测信号；【2】当有电话打入时，单片机自动检测振铃信号并计数【3】此时,操作者即可利用音频电话的按键输入开机、关机或其他遥控密码。【4】当本机产生提机信号（即有人由内向外打电话）时,单片机立即处于接收密码状态。【5】当受控现场出现异常情况（如非法侵入、电器故障或火灾等）时,报警信号电路自动产生中断请求信号第一章：概述桂林航专电子工程系电话线取样及整形音频发送与接收提机及线路报警信号智能芯片AT89C51单片机放大驱动隔离电路讯响电路显示电路可控硅继电器智能型电话遥控器的结构框图第一章：概述桂林航专电子工程系思考题与习题1、什么是智能仪表？2、智能仪表的硬件主要包括哪几部分？3、智能仪表与传统仪器相比有何特点？4、你了解智能仪表吗？请列举一个智能仪表的实例,并说出它的特点。5、智能仪表的发展方向是什么？