数据采集和智能仪器

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1、任课教师：办公地点：电话：电邮：数据采集与智能仪器课程简介数据采集与智能仪器参考教材：智能仪器程德福林君机械工业出版社2.智能仪器设计基础赵新民哈尔滨工业大学出版社3.智能仪器原理与设计周航慈等北京航天航空大学出版社第一章概述第二章数据采集技术第三章人机对话与数据通信第四章基本数据处理算法第五章基于电压测量、时间测量、波形测量的智能仪器的设计实例第六章虚拟仪器简介课程内容课程实验实验一电子时钟LCD驱动，按键处理等人机对话实验二心电波形数据采集以51单片机为控制核心，设计调试放大电路、滤波电路及AD转换电路，掌握基于单片机的智能仪器设计实验四基于la

2、bview的虚拟仪器通过设计任意波形发生器，掌握基于PC机的智能仪器设计实验五基于labview的虚拟仪器通过设计温度测量仪器，掌握基于PC机的智能仪器设计实验三等精度法数字频率计的设计考核方法：1.平时的课程实验设计报告50%2.期终测试50%第一章绪论一.仪器仪表定义、作用、行业分类测量仪器，分析仪器，生物医疗仪器，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。第一章绪论最基本的作用：是延伸扩展补充或代替人的听觉、视觉、触觉等器官的功能仪器仪表是信息获取的手段、是认

3、识世界的工具，是一个系统或装置。从测量对象分为八类测试计量仪器■几何量：长度、角度、形貌、相互位置、位移、距离测量仪器等■机械量：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■热工量：温度、湿度、流量测量仪器等■光学参数：如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。■电离辐射：各种放射性、核素计量，X、γ射线及中子计量仪器等。■时间频率：各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间频率测量仪等■电磁量：交、直流电流表、电压表、功率表、RLC测量仪、静电仪、磁参数测量仪等■无线电参数测量仪器：如示波器、信号发生器、相位测量

4、仪、频谱分析仪、动态信号分析仪等。1.三代仪器仪表：●第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表●第二代为数字式仪器仪表●第三代就是智能式仪器仪表二、从传统仪器仪表到智能仪器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(或检测)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，具有一定智能的作用(表现为智能的延伸或加强等)。智能仪器的概念与历史近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理发展。模糊判断、故障诊断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测等，使智能仪器的功能向更高的层次发展。智能仪器对仪器仪表的发展以及

5、科学实验研究产生了深远影响，是仪器设计的里程碑。三.智能仪器的基本结构1.其结构可有两种基本类型:●微机内嵌式●微机扩展式将单片或多片的微处理器与传统仪器有机地结合在一起形成的单机，其形态是仪器。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。其形态可以是计算机。MCURAM、EPROMI/O接口D/AA/D外部通信RS232USB打印机板（键盘、开关、显示器传感器电量非电量内嵌微处理器智能仪器的基本结构输入通道输出通道铁矿石分析仪炉温测试仪心电信号采集个人仪器结构图个人计算机总线扩展槽软件仪器插件通用接口仪

6、器插件仪器插件电源PC总线GPIB总线扩展底板或外部插件箱…12nPC机USB设备新型个人仪器结构图个人仪器结构图普通台式PCI工控机PCI笔记本PCI微机扩展式视频采集卡逻辑分析仪虚拟示波器◆测量过程的软件控制：CPU→软件控制测量过程“以软代硬”→灵活性强、可靠性强◆很强的数据处理能力：数字滤波、随机误差、系统误差、非线性校准等处理→改善测量的精确度相关、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◆多功能化：一机多用(多功能数字库仑计)2.智能仪器的特点四、推动智能仪器发展的主要技术传感器技术A/D等新器件的发展将显著增

7、强仪器的性能与测量范围单片机与DSP的广泛应用嵌入式系统ARM与片上系统(SOC)ASIC、FPGA／CPLD技术LabVlEW等图形化软件技术网络与通信技术汽车导航仪便携式心电监护仪1、传感器技术为适应智能仪器发展的需要，各种新型传感器不断涌现。聋哑传感器(DumbSensor)智能传感器(SmartSensor)网络化传感器(NetworkedSensor)传统的传感器是模拟仪器仪表时代的产物。它的设计指导思想是把外部信息变换成模拟电压或电流信号。这类传感器的输出幅值小，灵敏度低，而且功能单一，因而被称为“聋哑传感器”。聋哑传感器微电子技术、光电

8、子技术获得了迅猛的发展，加工工艺逐步成熟，新型敏感材料不断被开发出来。在高新技术的渗透下，尤其是计算机硬件和