當今儀器儀表的特點與è¨è¨ˆæ–¹æ³•
時間:2006-12-19 15:08:00來æºï¼šjiangf
導語:?ç¾ä»£å„€å™¨å„€è¡¨ä¸å†æ˜¯åŠŸèƒ½å–®ä¸€çš„å’Œå›ºå®šçš„ä¸å¯è®Šçµæ§‹ï¼Œè€Œæ˜¯è¶Šä¾†è¶Šè¡¨ç¾å‡ºæŸ”性化和智能化
1 當今儀器儀表的特點
1.1 硬件功能軟件化
ã€€éš¨è‘—å¾®é›»åæŠ€è¡“的發展,微處ç†å™¨çš„é€Ÿåº¦è¶Šä¾†è¶Šå¿«ï¼Œåƒ¹æ ¼è¶Šä¾†è¶Šä½Žï¼Œå·²è¢«å»£æ³›æ‡‰ç”¨äºŽå„€å™¨å„€è¡¨ä¸ï¼Œä½¿å¾—ä¸€äº›å¯¦æ™‚æ€§è¦æ±‚很高,原本由硬件完æˆçš„功能,å¯ä»¥é€šéŽè»Ÿä»¶ä¾†å¯¦ç¾ã€‚ç”šè‡³è¨±å¤šåŽŸä¾†ç”¨ç¡¬ä»¶é›»è·¯é›£ä»¥è§£è¨£æˆ–æ ¹æœ¬ç„¡æ³•è§£æ±ºçš„å•題,也å¯ä»¥é‡‡ç”¨è»Ÿä»¶æŠ€è¡“å¾ˆå¥½åœ°åŠ ä»¥è§£æ±ºã€‚æ•¸å—ä¿¡è™Ÿè™•ç†æŠ€è¡“çš„ç™¼å±•å’Œé«˜é€Ÿæ•¸å—信號處ç†å™¨çš„廣泛采用,極大地增強了儀器的信號處ç†èƒ½åŠ›ã€‚æ•¸å—æ¿¾æ³¢ã€FFTã€ç›¸é—œã€å·ç©ç‰æ˜¯ä¿¡è™Ÿè™•ç†çš„常用方法,其共åŒç‰¹é»žæ˜¯ï¼Œç®—法的主è¦é‹ç®—都是由è¿ä»£å¼çš„ä¹˜å’ŒåŠ çµ„æˆï¼Œé€™äº›é‹ç®—如果在通用微機上用軟件完æˆï¼Œé‹ç®—時間較長,而數å—信號處ç†å™¨é€šéŽç¡¬ä»¶å®Œæˆä¸Šè¿°ä¹˜ã€åŠ é‹ç®—,大大æé«˜äº†å„€å™¨æ€§èƒ½ï¼ŒæŽ¨å‹•了數å—ä¿¡è™Ÿè™•ç†æŠ€è¡“åœ¨å„€å™¨å„€è¡¨é ˜åŸŸçš„å»£æ³›æ‡‰ç”¨ã€‚
1.2集æˆåŒ–ã€æ¨¡å¡ŠåŒ–
ã€€å¤§è¦æ¨¡é›†æˆé›»è·¯LSI技術發展到今天,集æˆé›»è·¯çš„密度越來越高,體ç©è¶Šä¾†è¶Šå°ï¼Œå…§éƒ¨çµæ§‹è¶Šä¾†è¶Šå¾©é›œï¼ŒåŠŸèƒ½ä¹Ÿè¶Šä¾†è¶Šå¼·å¤§ï¼Œå¾žè€Œå¤§å¤§æé«˜äº†æ¯å€‹æ¨¡å¡Šé€²è€Œæ•´å€‹å„€å™¨ç³»çµ±çš„集æˆåº¦ã€‚模塊化功能硬件是ç¾ä»£å„€å™¨å„€è¡¨çš„一個強有力的支æŒï¼Œå®ƒä½¿å¾—å„€å™¨æ›´åŠ éˆæ´»ï¼Œå„€å™¨çš„ç¡¬ä»¶çµ„æˆæ›´åŠ ç°¡æ½”ï¼Œæ¯”å¦‚åœ¨éœ€è¦å¢žåŠ æŸç¨®æ¸¬è©¦åŠŸèƒ½æ™‚ï¼Œåªéœ€å¢žåŠ å°‘é‡çš„æ¨¡å¡ŠåŒ–功能硬件,å†èª¿ç”¨ç›¸æ‡‰çš„軟件來使用æ¤ç¡¬ä»¶å³å¯ã€‚
1.3ã€€åƒæ•¸æ•´å®šèˆ‡ä¿®æ”¹å¯¦æ™‚化
 隨著å„種ç¾å ´å¯ç·¨ç¨‹å™¨ä»¶å’Œåœ¨ç·šç·¨ç¨‹æŠ€è¡“çš„ç™¼å±•ï¼Œå„€å™¨å„€è¡¨çš„åƒæ•¸ç”šè‡³çµæ§‹ä¸å¿…在è¨è¨ˆæ™‚就確定,而是å¯ä»¥åœ¨å„€å™¨ä½¿ç”¨çš„ç¾å ´å¯¦æ™‚置入和動態修改。
1.4 硬件平臺通用化
 ç¾ä»£å„€å™¨å„€è¡¨å¼·èª¿è»Ÿä»¶çš„作用,é¸é…一個或幾個帶共性的基本儀器硬件來組æˆä¸€å€‹é€šç”¨ç¡¬ä»¶å¹³è‡ºï¼Œé€šéŽèª¿ç”¨ä¸åŒçš„軟件來擴展或組æˆå„種功能的儀器或系統。一臺儀器大致å¯åˆ†è§£ç‚ºä¸‰å€‹éƒ¨åˆ†ï¼š1)數據的采集;2)數據的分æžèˆ‡è™•ç†ï¼›3)å˜å„²ã€é¡¯ç¤ºæˆ–è¼¸å‡ºã€‚å‚³çµ±çš„å„€å™¨æ˜¯ç”±å» å®¶å°‡ä¸Šè¿°ä¸‰é¡žåŠŸèƒ½éƒ¨ä»¶æ ¹æ“šå„€å™¨åŠŸèƒ½æŒ‰å›ºå®šçš„æ–¹å¼çµ„å»ºï¼Œä¸€èˆ¬ä¸€ç¨®å„€å™¨åªæœ‰ä¸€ç¨®æˆ–數種功能。而ç¾ä»£å„€å™¨å‰‡æ˜¯å°‡å…·æœ‰ä¸Šè¿°ä¸€ç¨®æˆ–多種功能的通用硬件模塊組åˆèµ·ä¾†ï¼Œé€šéŽç·¨åˆ¶ä¸åŒçš„軟件來構æˆä»»ä½•一種儀器。
2 儀器儀表è¨è¨ˆçš„æ–°æ–¹æ³•
ã€€ç‚ºäº†é€ æ‡‰å„€å™¨å„€è¡¨ç™¼å±•çš„æ–°ç‰¹é»žï¼Œå„種新型的è¨è¨ˆå·¥å…·å’Œè¨è¨ˆæ–¹æ³•䏿–·æ¶Œç¾ã€‚é€™é‡Œæ“‡å…¶å…·æœ‰ä»£è¡¨æ€§çš„äºŒè€…åŠ ä»¥ä»‹ç´¹ã€‚
2.1 儀器儀表的虛擬化è¨è¨ˆèˆ‡LabVIEW圖形化發工具
 電å儀器與計算機技術更深層次的çµåˆç”¢ç”Ÿäº†ä¸€ç¨®æ–°çš„儀器模å¼ï¼šè™›æ“¬å„€å™¨ï¼ˆVirtual Instrumentï¼‰ã€‚è™›æ“¬å„€å™¨æ˜¯æŒ‡åœ¨é€šç”¨è¨ˆç®—æ©Ÿä¸Šæ·»åŠ ä¸€å±¤è»Ÿä»¶å’Œä¸€äº›ç¡¬ä»¶æ¨¡å¡Šï¼Œä½¿ç”¨æˆ¶æ“ä½œé€™è‡ºé€šç”¨è¨ˆç®—æ©Ÿå°±åƒæ“作一臺自己專門è¨è¨ˆçš„儀器一樣。虛擬儀器技術強調軟件的作用,æå‡ºäº†â€œè»Ÿä»¶å°±æ˜¯å„€å™¨â€çš„æ¦‚å¿µã€‚å®ƒæ˜¯é›»åæ¸¬è©¦èˆ‡å„€å™¨é ˜åŸŸä¸ç™¼å±•方興未艾的技術,特別é©ç”¨äºŽç¾ä»£è¶Šä¾†è¶Šå¾©é›œçš„æ¸¬è©¦ç³»çµ±ã€‚
 NIå…¬å¸çš„LabVIEWæ˜¯ä¸€å¥—å°ˆç‚ºæ•¸æ“šé‡‡é›†èˆ‡å„€å™¨æŽ§åˆ¶ã€æ•¸æ“šåˆ†æžå’Œæ•¸æ“šè¡¨é”而è¨è¨ˆçš„圖形化編程軟件。它增強了用戶在標準的計算機上é…以高效經濟的硬件è¨å‚™ä¾†æ§‹å»ºè‡ªå·±çš„儀器系統的能力。將LabVIEW與一般的數據采集以åŠå„€å™¨è¨å‚™åŠ ä»¥çµ„åˆï¼Œå°±å¯ä»¥è¨è¨ˆå‡ºè™›æ“¬å„€å™¨ï¼Œå¹¶å°‡å…¶æ‡‰ç”¨äºŽè¨±å¤šé ˜åŸŸï¼Œè€Œä¸è±¡å‚³çµ±çš„儀器那樣,å—生產商所è¨è¨ˆåŠŸèƒ½çš„é™åˆ¶ã€‚
 LabVIEWæä¾›ä¸€ç¨®åƒæ•¸æ“šæµä¸€æ¨£çš„編程方å¼ï¼Œç”¨æˆ¶åªè¦é€£æŽ¥å„個é‚輯框å³å¯æ§‹æˆç¨‹åºã€‚它的基本程åºå–®ä½æ˜¯VI。LabVIEW通éŽåœ–形編程的方法,建立一系列的VI,來完æˆç”¨æˆ¶æŒ‡å®šçš„æ¸¬è©¦ä»»å‹™ã€‚å°äºŽç°¡å–®çš„æ¸¬è©¦ä»»å‹™ï¼Œå¯ç”±ä¸€å€‹VI完æˆ;å°äºŽå¾©é›œçš„æ¸¬è©¦ä»»å‹™ï¼Œå‰‡å¯æŒ‰ç…§æ¨¡å¡Šè¨è¨ˆçš„æ¦‚å¿µï¼ŒæŠŠä¸€é …å¾©é›œçš„æ¸¬è©¦ä»»å‹™è®Šæˆä¸€ç³»åˆ—çš„å任務。è¨è¨ˆæ™‚,先è¨è¨ˆå„種VIä»¥å®Œæˆæ¯é …åä»»å‹™ï¼Œç„¶åŽæŠŠé€™äº›VI組åˆèµ·ä¾†ä»¥å®Œæˆæ›´å¤§çš„任務,最åŽå»ºæˆçš„é ‚å±¤è™›æ“¬å„€å™¨å°±æˆç‚ºä¸€å€‹åŒ…括眾多功能å虛擬儀器的集åˆã€‚
 使用傳統的程åºè¨è¨ˆèªžè¨€é–‹ç™¼å„€å™¨ç³»çµ±å˜åœ¨è¨±å¤šå›°é›£ã€‚開發者ä¸åƒ…è¦é—œå¿ƒç¨‹åºæµç¨‹æ–¹é¢çš„å•é¡Œï¼Œé‚„å¿…é ˆè€ƒæ…®ç”¨æˆ¶ç•Œé¢ã€æ•¸æ“šåŒæ¥ã€æ•¸æ“šè¡¨é”ç‰å¾©é›œçš„å•題,這些å•題在LabVIEWä¸éƒ½è¿Žåˆƒè€Œè§£äº†ã€‚LabVIEW還帶有多種基本的VI庫。其ä¸åŒ…括采用GP-IBã€VISAã€VXI和串行接å£çš„儀器的驅動程åºã€‚LabVIEWé‚„æ“æœ‰åŠŸèƒ½è¶…å¼·ä¸”é¾å¤§çš„分æžå‡½æ•¸åº«ï¼Œå…¶æ¶µè“‹äº†çµ±è¨ˆã€ä¼°è¨ˆã€å›žæ¸åˆ†æžã€ç·šæ€§ä»£æ•¸ã€ä¿¡è™Ÿç”Ÿæˆã€æ™‚åŸŸé »åŸŸåˆ†æžåŠæ•¸å—濾波ç‰çœ¾å¤šç§‘å¸é ˜åŸŸã€‚
2.2 ESP在系統å¯ç·¨ç¨‹æŠ€è¡“
 ISP(In System Programmability)在系統å¯ç·¨ç¨‹æ˜¯æŒ‡åœ¨ç”¨æˆ¶è‡ªå·±è¨è¨ˆçš„ç›®æ¨™ç³»çµ±ä¸æˆ–ç·šè·¯æ¿ä¸Šç‚ºé‡æ§‹é‚輯器件進行編程或åå¾©ç·¨ç¨‹çš„èƒ½åŠ›ã€‚é€™ç¨®é‡æ§‹å¯ä»¥åœ¨å¯¦é©—開發éŽç¨‹ä¸ã€åˆ¶é€ éŽç¨‹ä¸ç”šè‡³åœ¨äº¤ä»˜ç”¨æˆ¶ä½¿ç”¨åŽåœ¨ç¾å ´é€²è¡Œæˆ–通éŽInternet進行。ISP技術的應用,給儀器儀儀器儀表系統的è¨è¨ˆå¸¶ä¾†äº†é©å‘½æ€§çš„變化。它使得儀器儀表的硬件系統ä¸å†æ˜¯å›ºå®šçµæ§‹ï¼Œè€Œæ˜¯å…·æœ‰äº†è»Ÿä»¶çš„éˆæ´»æ€§ï¼Œåœ¨èª¿è©¦éŽç¨‹ä¸ä¸æ–·æ›´æ”¹â€œè»Ÿä»¶â€å°±å¯é”到硬件功能的改進,這種“軟â€ç¡¬ä»¶çš„全新è¨è¨ˆæ¦‚å¿µï¼Œä½¿ç³»çµ±å…·æœ‰äº†æ¥µå¼·çš„éˆæ´»æ€§çš„驿‡‰æ€§ã€‚
 傳統上,在系統å¯ç·¨ç¨‹æŠ€è¡“主è¦ç”¨äºŽæ•¸å—系統è¨è¨ˆä¸ï¼Œå¦‚美國Xilinxå…¬å¸çš„FPGAç¾å ´å¯ç·¨ç¨‹é–€é™£åˆ—å’ŒCPLD復雜å¯ç·¨ç¨‹é‚輯器件ç‰å‡æ”¯æŒISP技術。
 1999å¹´11月,美國Latticå…¬å¸æŽ¨å‡ºäº†ispPAC在系統å¯ç·¨ç¨‹æ¨¡æ“¬é›»è·¯ï¼Œå°‡ISP技術引入到了模擬系統ä¸ã€‚在ispPAC出ç¾å‰ï¼Œæ¨¡æ“¬ç³»çµ±çš„è¨è¨ˆå¾€å¾€æ˜¯ç”¨å¤§é‡æ¨™æº–器件來æå»ºã€‚ispPAC的出ç¾ï¼Œä½¿å¾—高集æˆåº¦çš„精確模擬è¨è¨ˆèƒ½å¤ 通éŽä¸€å°ç‰‡å–®ç‰‡ispPAC來實ç¾ã€‚å¾žæ ¹æœ¬ä¸Šç°¡åŒ–å’ŒåŠ é€Ÿäº†æ¨¡æ“¬é›»è·¯çš„è¨è¨ˆã€é›†æˆå’Œè£é…。在系統å¯ç·¨ç¨‹æ¨¡æ“¬å™¨ä»¶å¯å¯¦ç¾ä¸‰ç¨®åŸºæœ¬åŠŸèƒ½ï¼šï¼ˆ1)信號調ç†ï¼›ï¼ˆ2)信號處ç†ï¼›ï¼ˆ3)信號轉æ›ã€‚信號調ç†ä¸»è¦æ˜¯å°ä¿¡è™Ÿé€²è¡Œæ”¾å¤§ï¼Œè¡°æ¸›ï¼Œæ¿¾æ³¢ã€‚ä¿¡è™Ÿè™•ç†æ˜¯æŒ‡å°ä¿¡è™Ÿé€²è¡Œæ±‚å’Œã€æ±‚å·®ã€ç©åˆ†é‹ç®—ã€‚ä¿¡è™Ÿè½‰æ›æ˜¯æŒ‡èƒ½æŠŠæ•¸å—ä¿¡è™Ÿè½‰æ›æˆæ¨¡æ“¬ä¿¡è™Ÿã€‚åŒæ™‚,還å¯ä»¥å°‡é€™äº›åŸºæœ¬æ¨¡æ“¬åŠŸèƒ½é€²è¡Œéˆæ´»çš„組åˆé…置,è¨è¨ˆå‡ºæ›´åŠ å¾©é›œçš„æ¨¡æ“¬ç³»çµ±ã€‚é€™ç¨®å™¨ä»¶å…許è¨è¨ˆè€…使用ED A開發軟件來è¨è¨ˆå’Œä¿®æ”¹æ¨¡æ“¬é›»è·¯ï¼Œé€²è¡Œé›»è·¯ç‰¹æ€§æ¨¡æ“¬ï¼Œæœ€åŽé€šéŽLatticå…¬å¸çš„ispDOWNLOAD CABLE編程電纜將è¨è¨ˆæ–¹æ¡ˆä¸‹è¼‰è‡³èŠ¯ç‰‡ä¸ï¼Œçž¬é–“å³å¯å®Œæˆå™¨ä»¶çš„é‡é…置和é‡ç·¨ç¨‹ã€‚
3 çµã€€ã€€è«–
 ç¾ä»£å„€å™¨å„€è¡¨ä¸å†æ˜¯åŠŸèƒ½å–®ä¸€çš„å’Œå›ºå®šçš„ä¸å¯è®Šçµæ§‹ï¼Œè€Œæ˜¯è¶Šä¾†è¶Šè¡¨ç¾å‡ºæŸ”æ€§åŒ–å’Œæ™ºèƒ½åŒ–ï¼Œé©æ‡‰æ€§è¶Šä¾†è¶Šå¼·ï¼ŒåŠŸèƒ½è¶Šä¾†è¶Šè±å¯Œã€‚相應地,儀器儀表的è¨è¨ˆéœ€è¦æ›´å¯¬çš„知è˜é¢ï¼Œå› 而也更富于挑戰性。
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