關于智能儀表相關問題的探討

【摘要】近幾年，由于計算機技術的快速發展，推動了智能儀表發展的進程。智能儀表是儀器儀表與計算機技術良好結合的產物。智能儀表是基于數字化儀表的基礎上，同時應用新的處理技術和新的硬件平臺發展起來的，其具有更高的可靠性和精密度，具有數字存儲、運輸和邏輯判斷能力，可以實現自動校正、自動補償和自動尋找故障等功能，具有較高的智慧，所以稱之為“智能”儀表。

【關鍵詞】智能儀表；原理；設計

1.儀表發展概述

我國儀器儀表的發展經歷了模擬式、數字式和智能化三個階段。

第一階段即是模擬式儀器時代，這些儀器儀表無論是功能還是結構上都較為簡單，測量的精度較低，而且響應的時間較長，大量的指針式儀表都屬于模擬式儀器。

第二階段即是數字式儀器時代，數字式儀器是利用模擬信號來將其置換為數字信號來進行測量，然后以數字形式進行顯示和向外傳送。這類儀器測量的精度明顯增強，而且響應速度也較快，便于讀數，可以與計算機技術進行良好的結合，測量結果可以直接打印出來。由于數字信號受到空間的限制較小，所以可以利用數字儀器來進行遙測和搖控。

第三階段即是智能儀器時代，這一階段的智能儀器具有良好的智能性，其在數字的基礎上與計算機技術實現了良好的結合，具有數字存儲、運算、邏輯判斷能力，可以自動進行校正、補償和尋找故障功能。

利用儀表進行測量已成為當前社會發展過程中的重要物質手段，不僅成為生產自動化和軍事裝備的藞了，同時也是推技術發展的有力體現，儀表測量已在我們的日常生活中得到具體的應用。而且隨著計算機技術的發展，智能化儀表得到廣泛的應用，由于其是現代科學技術的產物，所以其不僅性能和功能上有很大程度上的增強，而且也將取代傳統的儀表裝置，成為當前社會和經濟發展過程中廣泛應用的電子產品。

2.智能儀表的特點

智能儀表由于可以勝任人的智力所能完成的工作，所以其具有強大的功能性，同時也具自身的特點，大致體現如下：

2.1 儀表功能強大

智能儀表由軟件和硬件共同組成，所以其在運算上具有較強的能力和靈活

性，而在數據存儲、處理和測量過程中都可以實現自動控制，相比于傳統儀表其功能性具有顯著的增強。

2.2 儀表性能優越

由于智能儀表中軟件可以進行數據處理、存儲和運算功能，而且可以進行自動補償、校正、求多次測量平均等技術，這對于測量精度的提升起到了極大的作用。

2.3 儀表操作自動化

由于儀表智能化程度較高，所以在儀表操作時基本已實現自動化，而且自動化程度也較高。

2.4 數據傳送與通信方便

智能儀表通常都具有標準通信接口，能夠很方便地接入自動測試系統，接受遙控命令、實現自動測試。

3.智能儀表的設計

3.1 設計過程和要點研制與開發

設計一臺智能儀表的過程較為復雜，不僅需要對儀表的功能要求進行詳細的分析，同時還要對總體設計方案進行擬制，確定硬件和軟件的算法，研制邏輯電路和編制程序，以及儀表的調試和性能功能測試等。從而確保儀表的質量和研制效率。

模塊化設計依據儀表的功能、精度要求和經濟技術指標，自上而下（或由大到小）按儀表功能層次把硬件和軟件分成若干個模塊，分別進行設計與調試，然后把它們連接起來，進行總調，這就是設計儀表的最基本的思想。通常把硬件分為主機、過程通道、人機聯系部件、通信接口、傳感器及工作電源等幾個模塊；而把軟件分成監控程序（包括初始化、鍵盤與顯示管理、中斷管理、時鐘管理、自診斷等）、中斷處理程序及各種測量和控制算法等功能模塊。這些硬件和軟件模塊還可以根據所設計的儀表的特殊性與特殊功能繼續細分，由下一層次的更為具體的模塊來支持和實現。

模塊化設計的優點是：利用模塊化進行設計，可以充分的利用模塊獨立的特點，這樣就會使復雜的研制工作變得簡單，對每一塊模塊都可以進行獨立的研制和修改，不僅可以使研制工作進行分解，而且可以實現設計人員之間的分工合作，有效的提高設計人員的工作效率，加快研制進度。

模塊的連接上述各種軟、硬件研制和調試之后還需要將它們按一定的方式連接起來，才能構成完整的儀表，以實現既定的各種功能。軟件模塊的連接一般是通過監控主程序調用各種功能模塊，或采用中斷的方法實時地執行相應服務模塊來實現。硬件模塊連接方式有兩種：一種是以主機模塊為核心，通過設計者自行定義的內部總線（數據總線、地址總線和控制總線）連接其它模塊；另一種是以標準總線連接其它模塊（例如STD總線等）。第一種方法由設計人員自行研制模板，電路結構簡單，硬件成本低；第二種方法，設計人員可選用商品化模塊，配接靈活、方便，研制周期短，但硬件成本高。

3.2 設計技術

智能儀表設計技術是與測控技術、電子技術、微機技術以及生產工藝水平密切相關的，除了儀表的體系結構、電路設計、電路調試、軟件編程、實現功能的方法和算法以外，還包括電子元器件、機械結構、編程調試手段、焊接制作工藝等。可以說，作為一個小型的微機化控制部件，智能儀表設計涵蓋了計算機控制系統設計的所有方面，而由于其結構的特殊性，它對實現技術的要求更高。

就工業自動化應用領域而言，目前國外大公司生產的智能儀表幾乎都采用了專用儀表集成電路，即針對某一類儀表設計的要求設計集成電路芯片，芯片中包括了MCU、AD/DA、顯示鍵盤電路接口、測量電路和控制電路等，在保證儀表功能和精度的前提下，最大限度地將儀表電路濃縮到專用芯片中，簡化儀表電路。這些儀表無例外地采用了表面貼裝工藝、自動化流水線焊接，電路調試和測試也是在計算機輔助下完成的。目前在進行儀表功能設計時，許多大的公司在長期的技術積累過程中已具有自己獨特的專有技術體系，由于一臺儀表的功能較為多樣化，所以需要適應其各種不同的應用需求來進行設置，從而使智能儀表的靈活性得到更好的發揮。

隨著我國自動化儀表生產水平的發展和不斷完善，我國很多生產通用型智能儀表的技術水平和生產工藝已與國際水平相當，但還有一些核心技術并沒有被完全的掌握，所以還需要一些單位加強自主研發的能力。

4.結束語

智能儀表結構具有復雜性，其在數字化技術的基礎上應用了新的處理技術和硬件平吧，有效的提高智能儀表的性能和功能，使其測量的精度更為準確，測量的可靠性得以提升，同時得到提高的還有智能儀表的可維護性和可測試性。由于智能儀表是多種高科學技術的結合體，所以需要設計人員在對電子技術、微機適知識、傳感器技術和數據處理和自動控制理論和方法進行充分的掌握，而且還需要具有豐富的設計經驗，再參照現場實踐的基礎上通過多個步驟來完成智能儀表的設計工作，從而使智能儀表更好的為測量服務。

參考文獻

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