智能儀器的出現，極大地擴充了傳統儀器的應用範圍。智能儀器憑借其體積小、功能強

、功耗低等優勢
，迅速地在家用電器、科研單位和工業企業中得到了廣泛的應用。

　　1
、智能儀器的工作原理

　　傳感器拾取被測參量的信息並轉換成電信號，經濾波去除幹擾後送入多路模擬開關
；由單片機逐路選通模擬開關將各輸入通道的信號逐一送入程控增益放大器，放大後的信號經a／d轉換器轉換成相應的脈衝信號後送入單片機中；單片機根據儀器所設定的初值進行相應的數據運算和處理（如非線性校正等）；運算的結果被轉換為相應的數據進行顯示和打印；同時單片機把運算結果與存儲於片內flashrom（閃速存儲器）或e2prom（電可擦除存貯器）內的設定參數進行運算比較後，根據運算結果和控製要求，輸出相應的控製信號（如報警裝置觸發、繼電器觸點等）。此外，智能儀器還可以與pc機組成分布式測控係統，由單片機作為下位機采集各種測量信號與數據，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。

　　2、智能儀器的功能特點

　　隨著微電子技術的不斷發展，集成了cpu、存儲器、定時器/計數器

、並行和串行接口、看門狗、前置放大器甚至a／d、d／a轉換器等電路在一塊芯片上的超大規模集成電路芯片（即單片機）出現了。以單片機為主體
，將計算機技術與測量控製技術結合在一起

，又組成了所謂的“智能化測量控製係統”
，也就是智能儀器。

　　與傳統儀器儀表相比


，智能儀器具有以下功能特點：

　　①操作自動化。儀器的整個測量過程如鍵盤掃描

、量程選擇
、開關啟動閉合

、數據的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用單片機或微控製器來控製操作，實現測量過程的全部自動化。

　　②具有自測功能
，包括自動調零、自動故障與狀態檢驗、自動校準、自zi診zhen斷duan及ji量liang程cheng自zi動dong轉zhuan換huan等deng。智zhi能neng儀yi表biao能neng自zi動dong檢jian測ce出chu故gu障zhang的de部bu位wei甚shen至zhi故gu障zhang的de原yuan因yin。這zhe種zhong自zi測ce試shi可ke以yi在zai儀yi器qi啟qi動dong時shi運yun行xing，同tong時shi也ye可ke在zai儀yi器qi工gong作zuo中zhong運yun行xing，極ji大da地di方fang便bian了le儀yi器qi的de維wei護hu。

　　③juyoushujuchuligongneng，zheshizhinengyiqidezhuyaoyoudianzhiyi。zhinengyiqiyouyucaiyongledanpianjihuoweikongzhiqi，shidexuduoyuanlaiyongyingjianluojinanyijiejuehuogenbenwufajiejuedewenti，xianzaikeyiyongruanjianfeichanglinghuodijiayijiejue。liru，chuantongdeshuziwanyongbiaozhinengceliangdianzu、交直流電壓
、電流等，而智能型的數字萬用表不僅能進行上述測量，而且還具有對測量結果進行諸如零點平移
、取平均值、求極值
、統計分析等複雜的數據處理功能，不僅使用戶從繁重的數據處理中解放出來，也有效地提高了儀器的測量精度。

　　④具ju有you友you好hao的de人ren機ji對dui話hua能neng力li。智zhi能neng儀yi器qi使shi用yong鍵jian盤pan代dai替ti傳chuan統tong儀yi器qi中zhong的de切qie換huan開kai關guan
，操cao作zuo人ren員yuan隻zhi需xu通tong過guo鍵jian盤pan輸shu入ru命ming令ling

，就jiu能neng實shi現xian某mou種zhong測ce量liang功gong能neng。與yu此ci同tong時shi

，智zhi能neng儀yi器qi還hai通tong過guo顯xian示shi屏ping將jiang儀yi器qi的de運yun行xing情qing況kuang、工作狀態以及對測量數據的處理結果及時告訴操作人員，使儀器的操作更加方便直觀。

　　⑤具有可程控操作能力。一般智能儀器都配有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係統
，來完成更複雜的測試任務。[page_break]

　　3、智能儀器的發展概況

　　80年代
，微處理器被用到儀器中，儀器前麵板開始朝鍵盤化方向發展，測量係統常通過ieee—488總線連接。

　　不同於傳統獨立儀器模式的個人儀器得到了發展等。

　　90年代，儀器儀表的智能化突出表現在以下幾個方麵：微電子技術的進步更深刻地影響儀器儀表的設計；dsp芯片的問世，使儀器儀表數字信號處理功能大大加強；微型機的發展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力
；圖像處理功能的增加十分普遍；vxi總線得到廣泛的應用。

　　近(jin)年(nian)來(lai)，智(zhi)能(neng)化(hua)測(ce)量(liang)控(kong)製(zhi)儀(yi)表(biao)的(de)發(fa)展(zhan)尤(you)為(wei)迅(xun)速(su)。國(guo)內(nei)市(shi)場(chang)上(shang)已(yi)經(jing)出(chu)現(xian)了(le)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang)智(zhi)能(neng)化(hua)測(ce)量(liang)控(kong)製(zhi)儀(yi)表(biao)

，例(li)如(ru)
，能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)進(jin)行(xing)差(cha)壓(ya)補(bu)償(chang)的(de)智(zhi)能(neng)節(jie)流(liu)式(shi)流(liu)量(liang)計(ji)，能(neng)夠(gou)進(jin)行(xing)程(cheng)序(xu)控(kong)溫(wen)的(de)智(zhi)能(neng)多(duo)段(duan)溫(wen)度(du)控(kong)製(zhi)儀(yi)，能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)數(shu)字(zi)pid和各種複雜控製規律的智能式調節器，以及能夠對各種譜圖進行分析和數據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公司生產的dstj-3000係列智能變送器，能進行差壓值狀態的複合測量
，可對變送器本體的溫度
、靜壓等實現自動補償
，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電阻所產生的熱噪聲，測量電平可低達-77db；美國fluke公司生產的超級多功能校準器5520a，內部采用了3個微處理器
，其短期穩定性達到1ppm，線性度可達到0.5ppm
；美國foxboro公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)自(zi)整(zheng)定(ding)調(tiao)節(jie)器(qi)，采(cai)用(yong)了(le)專(zhuan)家(jia)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)，能(neng)夠(gou)像(xiang)有(you)經(jing)驗(yan)的(de)控(kong)製(zhi)工(gong)程(cheng)師(shi)那(na)樣(yang)，根(gen)據(ju)現(xian)場(chang)參(can)數(shu)迅(xun)速(su)地(di)整(zheng)定(ding)調(tiao)節(jie)器(qi)。這(zhe)種(zhong)調(tiao)節(jie)器(qi)特(te)別(bie)適(shi)合(he)於(yu)對(dui)象(xiang)變(bian)化(hua)頻(pin)繁(fan)或(huo)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)調(tiao)節(jie)器(qi)能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)整(zheng)定(ding)調(tiao)節(jie)參(can)數(shu)，可(ke)使(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)最(zui)佳(jia)品(pin)質(zhi)。

　　4
、智能儀器發展趨勢

　　4.1微型化

　　微型智能儀器指微電子技術、微機械技術
、信息技術等綜合應用於儀器的生產中，從而使儀器成為體積小、功能齊全的智能儀器。它能夠完成信號的采集
、線性化處理

、數字信號處理，控製信號的輸出
、放大、與其他儀器的接口、與yu人ren的de交jiao互hu等deng功gong能neng。微wei型xing智zhi能neng儀yi器qi隨sui著zhe微wei電dian子zi機ji械xie技ji術shu的de不bu斷duan發fa展zhan，其qi技ji術shu不bu斷duan成cheng熟shu，價jia格ge不bu斷duan降jiang低di，因yin此ci其qi應ying用yong領ling域yu也ye將jiang不bu斷duan擴kuo大da。它ta不bu但dan具ju有you傳chuan統tong儀yi器qi的de功gong能neng
，而er且qie能neng在zai自zi動dong化hua技ji術shu、航天
、軍事
、生物技術、醫yi療liao領ling域yu起qi到dao獨du特te的de作zuo用yong。例li如ru，目mu前qian要yao同tong時shi測ce量liang一yi個ge病bing人ren的de幾ji個ge不bu同tong的de參can量liang
，並bing進jin行xing某mou些xie參can量liang的de控kong製zhi
，通tong常chang病bing人ren的de體ti內nei要yao插cha進jin幾ji個ge管guan子zi
，這zhe增zeng加jia了le病bing人ren感gan染ran的de機ji會hui
，微wei型xing智zhi能neng儀yi器qi能neng同tong時shi測ce量liang多duo參can數shu

，而er且qie體ti積ji小xiao，可ke植zhi入ru人ren體ti，使shi得de這zhe些xie問wen題ti得de到dao解jie決jue。

　　4.2多功能化

　　多功能本身就是智能儀器儀表的一個特點。例如，為了設計速度較快和結構較複雜的數字係統，儀器生產廠家製造了具有脈衝發生器

、頻率合成器和任意波形發生器等功能的函數發生器。這種多功能的綜合型產品不但在性能上（如準確度）比專用脈衝發生器和頻率合成器高，而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。[page_break]

　　4.3人工智能化

　　人工智能是計算機應用的一個嶄新領域
，利用計算機模擬人的智能，用於機器人、醫療診斷、專家係統、推理證明等各方麵。智能儀器的進一步發展將含有一定的人工智能，即代替人的一部分腦力勞動，從而在視覺（圖形及色彩辨讀）
、聽覺（語音識別及語言領悟）、思維（推理

、判斷、學習與聯想）等方麵具有一定的能力。

　　這(zhe)樣(yang)，智(zhi)能(neng)儀(yi)器(qi)可(ke)無(wu)需(xu)人(ren)的(de)幹(gan)預(yu)而(er)自(zi)主(zhu)地(di)完(wan)成(cheng)檢(jian)測(ce)或(huo)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)。顯(xian)然(ran)，人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)在(zai)現(xian)代(dai)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)，使(shi)我(wo)們(men)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)用(yong)傳(chuan)統(tong)方(fang)法(fa)很(hen)難(nan)解(jie)決(jue)的(de)一(yi)類(lei)問(wen)題(ti)
，而(er)且(qie)可(ke)望(wang)解(jie)決(jue)用(yong)傳(chuan)統(tong)方(fang)法(fa)根(gen)本(ben)不(bu)能(neng)解(jie)決(jue)的(de)問(wen)題(ti)。

　　4.4融合isp和emit技術，實現儀器儀表係統的internet接入（網絡化）

　　伴隨著網絡技術的飛速發展，internet技術正在逐漸向工業控製和智能儀器儀表係統設計領域滲透
，實現智能儀器儀表係統基於internet的通訊能力以及對設計好的智能儀器儀表係統進行遠程升級
、功能重置和係統維護。

　　在係統編程技術（in-systemprogramming，簡稱isp技術）是對軟件進行修改

、組態或重組的一種最新技術。它是lattice半導體公司首先提出的一種使我們在產品設計、製造過程中的每個環節
，甚至在產品賣給最終用戶以後，具有對其器件、電路板或整個電子係統的邏輯和功能隨時進行組態或重組能力的最新技術。isp技術消除了傳統技術的某些限製和連接弊病
，有利於在板設計、製造與編程。isp硬件靈活且易於軟件修改
，便於設計開發。由於isp器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板（pcb）上處理，因此編程isp器件不需要專門編程器和較複雜的流程，隻要通過pc機

，嵌入式係統處理器甚至internet遠程網進行編程。

　　emit嵌入式微型因特網互聯技術是emware公司創立eti（extendtheinternet）擴展internet聯盟時提出的
，它是一種將單片機等嵌入式設備接入internet的技術。利用該技術
，能夠將8位和16位單片機係統接入internet，實現基於internet的遠程數據采集、智能控製、上傳／下載數據文件等功能。

　　目前美國connectone公司、emware公司、tasking公司和國內的p＆s公司等均提供基於internet的devicenetworking的軟件、固件（firmware）和硬件產品。

　　4.5虛擬儀器是智能儀器發展的新階段

　　測量儀器的主要功能都是由數據采集
、數據分析和數據顯示等三大部分組成的。在虛擬現實係統中，數據分析和顯示完全用pc機的軟件來完成。因此，隻要額外提供一定的數據采集硬件
，就可以與pc機組成測量儀器。這種基於pc機ji的de測ce量liang儀yi器qi稱cheng為wei虛xu擬ni儀yi器qi。在zai虛xu擬ni儀yi器qi中zhong，使shi用yong同tong一yi個ge硬ying件jian係xi統tong，隻zhi要yao應ying用yong不bu同tong的de軟ruan件jian編bian程cheng，就jiu可ke得de到dao功gong能neng完wan全quan不bu同tong的de測ce量liang儀yi器qi。可ke見jian
，軟ruan件jian係xi統tong是shi虛xu擬ni儀yi器qi的de核he心xin，“軟件就是儀器”。

　　傳(chuan)統(tong)的(de)智(zhi)能(neng)儀(yi)器(qi)主(zhu)要(yao)在(zai)儀(yi)器(qi)技(ji)術(shu)中(zhong)用(yong)了(le)某(mou)種(zhong)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)，而(er)虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)則(ze)強(qiang)調(tiao)在(zai)通(tong)用(yong)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)中(zhong)吸(xi)收(shou)儀(yi)器(qi)技(ji)術(shu)。作(zuo)為(wei)虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)核(he)心(xin)的(de)軟(ruan)件(jian)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)通(tong)用(yong)性(xing)、通俗性、可視性、可擴展性和升級性，能為用戶帶來極大的利益，因此，具有傳統的智能儀器所無法比擬的應用前景和市場。

　　5
、結束語

　　智能儀器是計算機科學、電子學、數字信號處理、人工智能
、vlsi等新興技術與傳統的儀器儀表技術的結合。隨著專用集成電路
、個人儀器等相關技術的發展
，智能儀器將會得到更加廣泛的應用。作為智能儀器核心部件的單片計算機技術是推動智能儀器向小型化、多功能化、更加靈活的方向發展的動力。可以預料，各種功能的智能儀器在不遠的將來會廣泛地使用在社會的各個領域。