智能仪器工作原理智能仪器是以微型计算机(单片机)为基础，将计算机技术与检测技术有机结合的新一代“智能仪器”。
传感器拾取被测参数的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后发送给多路模拟开关；单片机逐个选通模拟开关，将每个输入通道的信号逐个送到程控增益放大器，单片机根据仪器设定的初始值进行相应的数据运算和处理；操作的结果被转换成相应的数据用于显示和打印。
智能仪器硬件由控制器及其接口电路、模拟输入通道、开关输入通道、模拟输出通道、开关输出通道、接口电路、人机通道(如键盘、显示接口电路等)组成。)和其他外围设备(打印机等。)接口电路。智能仪表系统的组成如图1所示。
图1智能仪表系统组成框图
1.控制器及其接口电路
控制器及其接口电路包括控制器、程序存储器、数据存储器、I/O接口电路和扩展电路，可以进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理等。
2.输入和输出通道
I/O通道是智能仪表控制器与被测监控系统之间进行信号传输和转换的连接通道。它包括模拟输入通道、开关(数字)输入通道、模拟输出通道和开关(数字)输出通道。输入输出通道的作用是将被测监控系统的信号转换成控制器可以接收和识别的代码；控制器输出的控制命令和数据被转换并用作致动器或开关的控制信号，从而控制被测监控系统执行期望的动作。
在计算机监控系统中，需要处理一些基本的开关输入和输出信号，如开关、开关、指示灯的开关、阀门的开关等。这些信号显示为二进制“0”和“1”。计算机系统中相应二进制位的变化表征了相应设备的特性。开关输入输出通道是实现外部开关信号与计算机系统的连接，包括输入信号处理电路和输出功率放大电路。
模拟输入输出通道由数据处理电路、a/d转换器、d/a转换器等组成。它用于输入和输出模拟信号。其中，模拟输入通道的任务是将压力变送器、温度传感器、液位变送器和流量计监测的模拟信号转换成二进制数字信号，并发送给计算机进行处理。模拟输出通道的任务是将计算机输出的数字信号转换成模拟电压或电流信号。驱动相应的执行器动作，达到控制目的。
3.通信接口
通信接口用于智能仪器与其他外部计算机或智能外设之间的数据交换。
4.人机通道
人机通道是人与智能仪器之间建立联系和交换信息的输入输出通道，包括人机界面和人机交互设备两层含义。人机接口是实现智能仪器微控制器与人机交互设备之间信息传输的控制电路。人机交互设备是智能仪器系统中最基本的设备之一，是人与智能仪器建立联系和交换信息的外部设备。常见的人机交互设备可以分为输入设备和输出设备。其中，输入设备是向智能仪器系统输入信息，如输入键盘、开关按钮等。输出设备是直接向人们提供系统运行结果的智能仪器系统，如显示设备、打印机等。通过智能仪表的人机通道，可以向智能仪表输入命令和数据，了解智能仪表的运行状态，并显示相关信息
智能仪器的工作过程如下：输入信号要通过开关输入通道电路或模拟输入通道电路进行变换、放大、整形和补偿。模拟信号需要通过a/d转换器转换成数字信号，然后通过接口发送到微控制器。微控制器对输入数据进行处理、计算和分析等一系列工作，并通过接口发送到显示器或打印机。它还可以输出开关信号或通过模拟通道的d/a转换器将其转换为模拟信号。还可以通过串行接口(如rs-232等)实现数据通信。)来完成更复杂的测量和控制任务。
智能仪器的软硬件只是为智能仪器系统提供底层的物质基础。为了使智能仪器正常工作，必须提供或开发相应的软件。如图2所示，智能仪器软件可分为系统软件、支持软件和应用软件。
图2智能仪器的软件结构
系统软件包括实时操作系统和引导程序。支持软件包括，编译器，高级语言等。
应用软件是系统设计人员对某一测控系统的控制和管理程序。智能仪器的应用软件包括监控程序、中断服务程序和实现各种算法的功能模块。监控程序是仪器软件的中心环节，接收和分析各种命令，管理和协调整个程序的执行；中断服务程序是在人机界面或其他外围设备中提出中断应用，响应微控制器后直接转移执行，从而及时完成实时处理任务；功能模块用于实现仪器的数据处理和控制功能，包括各种测量算法(如数字滤波、尺度变换、非线性校正等。)和控制算法(如pid控制、前馈控制、模糊控制等。).
只有软硬件协同工作，才能充分发挥系统的优势，开发出更高性能的智能仪器系统。
智能仪器的特点1。运营自动化。仪器的整个测量过程，如键盘扫描、量程选择、传输与处理、显示与打印等。由单片机或微控制器控制，实现了测量过程的全自动化。仪器共同构成了用户完成更复杂测试任务所需的多功能自动测量系统。
2.它具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。由于单片机或微控制器在智能仪器中的使用，许多用硬件逻辑难以或不可能解决的问题现在可以用软件灵活解决。比如传统的数字万用表只能测量电阻，而智能数字万用表不仅可以测量以上，还具有零点平移、统计分析等复杂的数据处理功能，不仅让用户从繁重的数据处理中解脱出来，还有效提高了仪器的测量精度。
3.自检功能，包括自动调零、自动故障和状态检查、自动校准、自诊断和自动量程转换等。智能仪表可以自动检测故障位置甚至故障原因。这种自检可以在仪器启动时运行，也可以在仪器工作时运行，大大方便了仪器的维护。
4.有友好的人机对话能力。智能仪器使用键盘代替传统仪器中的开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就可以实现一些测量功能。同时，智能仪器还通过显示屏将测量数据的运行情况、工作条件和处理结果及时告知操作人员，使仪器的操作更加方便、直观。
负责编辑：YYX