1.1.1智能仪器的定义和发展
    智能仪器是计算机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)，因而被称之为智能仪器。}io}将微机引入测量和控制仪器中，不仅能解决传统仪器不能解决或不易解决的问题，而且能简化电路、增加功能、提高精度和可靠性。同时这类仪器己能实现人脑的一部分功能，例如四则运算、逻辑判断、命令识别等，有的还能够进行自校正、自诊断，并具有自适应、自学习的能力。
    自从1971年世界上出现了第一种微处理器以来，微计算机技术得到了迅猛的发展。测量仪器在它的影响下有了新的活力，取得了新的进步。电子计算机从过去的庞然大物已经可以缩小到可以置于测量仪器之中，作为仪器的控制器、存储器及运算器，并使其具有智能的作用。概括起来说，智能仪器在测量过程自动化、测量结果的数据处理及一机多用(多功能化)等方面已取得巨大的进展。到了90年代，可以说，在高准确度、高性能、多功能的测量仪器中已经很少有不采用微计算机技术的了。总的来说，可以从对传统仪器的改进和新型仪器的出现两个方面来归纳智能仪器的发展概况。传统的手持式万用表，在采用了单片微机控制之后，功能更加多样，使用更加方便、可靠，而且准确度大为提高。在磁测量仪器方面，采用微机的精密测磁装置己经可以实现对磁性材料的智能化测量。这种装置为一机多用，可实现对硬磁、软磁及交流磁性的测量，在一个装置上可以满足大多数磁性参数及品种的要求。智能仪器除了在传统仪器的改进方面取得了巨大的成就而外，还开辟了许多新的应用领域，出现了许多新型的仪器。同时，由于微计算机的内存容量的不断增加，工作速度的不断增高，因而使其数据处理的能力有了极大的改善，这样就可把动态信号分析技术引入智能仪器之中。这些信号分析往往以数字滤波或FFT(快速傅立叶变换)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挥就
是专家系统，其社会效益及经济效益将是十分巨大的。
    '1.1.2智能仪器的特点
    一个内藏微计算机的智能仪器意味着计算机技术与测量仪器的结合，它所具有的软件功能已使仪器呈现出某种智能的作用。它相对于过去传统的、纯硬件的仪器来说是一种新的突破，其发展潜力十分巨大，这己为多年来智能仪器发展的历史所证实。概括起来，智能仪器具有以下特点:
    一、测量过程的软件控制
    测量过程的软件控制源于数字化仪器测量过程的时序控制。60年代末，数字化仪器的自动化程度已经很高，如可实现自稳零放大、自动极性判断、自动量程切换、自动报警、过载保护、非线性补偿、多功能测试和数百点巡回检测等等。但随着上述功能的增加，其硬件结构越来越复杂，从而导致体积及重量增大、成本上升、可靠性降低，给其进一步的发展造成很大困难。但当引入微计算机技术，使测量过程改用软件控制之后，上述困难即得到很好的解决，它不仅简化了硬件结构、缩小了体积及功耗、提高了可靠性、增加了灵活性，而且使仪器的自动化程度更高，如实现简单人机对话、自检、自诊断、自校准以及CR7…显示及输出打印和制图等等。
    二、数据处理
    对测量数据进行存储及运算的数据处理功能是智能仪器最突出的特点，它主要表现在改善测量的精确度及对测量结果的再加工两个方面。
    在提高测量精确度方面，大量的工作是对随机误差及系统误差进行处理。过去传统的方法是用手工的方法对测量结果进行事后处理，不仅工作量大，效率低，
而且往往会受到一些主观因素的影响，使处理的结果不理想。在智能仪器中采用软件对测量结果进行及时的、在线的处理可收到很好的效果，不仅方便、快速，
而且可以避免主观因素的影响，使测量的精确度及处理结果的质量都大为提高。由于可以实现各种算法，不仅可实现各种误差的计算及补偿，而且使在线测量仪
器中常遇到的诸如非线性校准等问题也易于解决。

  对测量结果的再加工，可使智能仪器提供更多高质量的信息量。例如，一些信号分析仪器在微计算机的控制下，不仅可以实时采集信号的实际波形，在CRT
上复现，并可在时间轴上进行展开或压缩，还可对所采集的样本进行数字滤波，将淹没于干扰中的信号提取出来;也可对样本进行时域的(如相关分析、卷积、反卷积，传递函数等L或频域的(如幅值谱、相位谱、功率谱等)分析。这样就可以从原有的测量结果中提取更多的信息量。这类智能仪器在生物医疗、语音分析、模式识别和故障诊断等各个方面都有广泛的应用。
    三、多功能化
    智能仪器的测量过程、软件控制及数据处理功能使一机多用的多功能化易于实现，成为这类仪器的又一特点。例如，用于电力系统电能管理的一种智能化电
力需求分析仪可以测量单相或三相电源的有功功率、无功功率、视在功率、电能、频率、各相电压、电流、功率因数等，还可测量出电能利用的峰值、峰时、谷值、
谷时及各项超界时间，可以预置用电量需求计划、自备时钟及日历，具有自动记录、打印、报警及控制等许多功能。这样多的功能如果不用微机控制，在一台仪
器中是不能实现的。
    1. 1. 3智能仪器的基本结构
    从智能仪器发展的状况来看，其结构可有两种基本类型，即微机内置式及微机扩展式。微机内置式为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。微机在其中起控制及数据处理作用，其特点主要是专用或多功能;小型化、便携或手持式干电池供电:易于密封，适应恶劣环境，成本较低。CPU为
仪器的核心，它通过总线及接口电路与输入通道、输出通道、仪器面板及仪器内存相连。EPROM及RAM组成的仪器内存可保存仪器所用的监控程序、应用程序及数据区。中断申请可使仪器能够灵活反应外部事件。仪器的输入信号要经过输入通道(预处理部分)才可以进入微机。输入通道包括输入放大器、抗混叠滤波
器、多路转换器、采样/保持器、A/D转换器、三态缓冲器等各部分。输入通道往往是决定仪器测量准确度的关键部位。在仪器的输出部分，如果要求模拟输
出，则需经过输出通道，它包括D/A转换器、多路分配器、采样/保持器、低通滤波器等部分。仪器的数字输出可与CRT屏幕显示器相接，也可与磁盘、光
盘、X-Y绘图仪或打印机相接。以获得硬拷贝。外部通信接口沟通本仪器与外系统的联系。微机扩展式为以个人计算机((PC)为核心的应用扩展型测量仪器。由
于PC的应用己十分普遍，其价格不断下降，因此从80年代起就开始有人给PC机配上不同的模拟通道，让它能够符合测量仪器的要求，并把它取名为个人计算机仪器((PCI)o PCI的优点为使用灵活、应用范围广泛，可以方便地利用PC已有的磁盘、打印机及绘图仪等获取硬拷贝。更重要的是PC的数据处理功能强，内存容量远大于内置式微机仪器，因而PCI可以用于复杂的、高性能的信息处理。此外，还可以利用PC机本身己有的各种软件包，获得很大的方便。虽1. 2定量下料动态称重控制器现状评述
    国内在定量下料动态称重控制器研究方面进行了多方面的探索。无锡市一家企业生产的“LE983系列电子计量秤控制器”，“是专为称重、配料、定量、逻辑控制和工况连锁而设计的一种高性能价格比的真正实用仪表，它集目前模拟、数字和控制的最新技术之大成。在高温、工业干扰大和高频率开关动作等恶劣使用环境条件下具有很强的适应性。其优良的性能和完备的功能体现了国产同类仪表的先进水平。在精度、速度、可靠性和稳定性方面完全可以同国外进口仪表媲美。广泛用于建筑、粮食、化工、冶金等行业，是国内称重、配料、定量和打包称重控制器更新换代的理想产品。”
a)高速转换与控制速度
b)静态精度年漂移不大
c)抗干扰能力比较强
缺点有:
a)其人机界面非常不友好，操作工要记住很多代码，才能进行工作
b)只有RS-232通讯接口，不利于远程控制
c)算法简单，不利于进行快速控制和提高精度

1. 3本课题主要研究工作
    总的来说，定量下料动态称重控制器目前的技术水平已发展到可在控制回路中较好的应用。但是随着技术的不断发展，新的性能价格比更高的电子芯片的不断涌现，用户要求的不断提高，需要控制器的开发上到一个新的高度。本课题主要研究工作:
    一、重新设计人机界面。原来的人机界面是通过操作工记住英文代码进行操作，所以从陌生到熟悉需要一个过程，并且容易引起误操作，影响效率的提高。在本课题中，采用了液晶进行中文窗口设计，同时为了克服液晶亮度不够的问题，继续采用数码管进行动态显示物料称重的重量。
    二、采用新的ADC集成块。IC业的发展为工业应用提供了性能价格比更高的集成块。在本课题中，采用了CRYSTAL公司最近推出的CS55系列。它是一款性能价格比比较高的ADC，并具有可编程的优点。
    三、采用485总线，为以后DCS扩展做准备。目前设计的控制器只是一个独立的系统，没有与上位机进行信J急交换的能力，采用了485总线以后，就有可能为粮食生产DCS作好扩展准备。
    四、通过改进系统的硬件和软件设计，提高系统的抗干扰能力。由于本控制器工作环境比较恶劣，抗干扰能力的高低是判断设计成功与否一个很重要的标志
    五、控制算法的研究。动态称重对控制算法要求比较高。好的控制算法不仅能提高精度，而且能够提高控制效率，从而增加生产效益。

 

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除