智能科技給儀器儀表帶來(lái)新機遇

　　智能科技在國際上發(fā)展非常的迅速，并且在在儀器儀表的發(fā)展中起這重要的作用，了解儀器儀表網(wǎng)絡(luò )化中的應用，在儀器儀表結構、性能改進(jìn)中的應用，在虛擬儀器結構設計中的應用可以更好的運用智能科技給儀器儀表行業(yè)帶來(lái)的新的機遇，這樣國內儀器儀表才能更好的跟隨國際的發(fā)展。

　　技術(shù)的應用正在全面滲入到儀器儀表工業(yè)

　　(1)在儀器儀表結構、性能改進(jìn)中的應用

　　首先，智能自動(dòng)化技術(shù)為儀器儀表與測量的相關(guān)領(lǐng)域的應用開(kāi)辟了廣闊的前景。運用智能化軟硬件，使每臺儀器儀表能隨時(shí)準確地分析、處理當前的和以前的數據信息，恰當地從低、中、高不同層次上對測量過(guò)程進(jìn)行抽象，以提高現有測量系統的性能和效率，擴展傳統測量系統的功能，如運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、遺傳算法、進(jìn)化計算、混沌控制等智能技術(shù)，使儀器儀表實(shí)現高速、高效、多功能、高機動(dòng)靈活等性能。

　　其次，也可在分散系統的不同儀器儀表中采用微處理器、微控制器等微型芯片技術(shù)，設計模糊控制程序，設置各種測量數據的臨界值，運用模糊規則的模糊推理技術(shù)，對事物的各種模糊關(guān)系進(jìn)行各種類(lèi)型的模糊決策。

　　其優(yōu)勢在于不必建立被控對象的數學(xué)模型，也不需大量的測試數據，只需根據經(jīng)驗，總結合適的控制規則，應用芯片的離線(xiàn)計算、現場(chǎng)調試，按我們的需要和精確度產(chǎn)生準確的分析和準時(shí)的控制動(dòng)作。

　　特別是在傳感器測量中，智能自動(dòng)化技術(shù)的應用更為廣泛。用軟件實(shí)現信號濾波，如快速傅立葉變換、短時(shí)傅立葉變換、小波變換等技術(shù)，是簡(jiǎn)化硬件，提高信噪比，改善傳感器動(dòng)態(tài)特性的有效途徑，但需要確定傳感器的動(dòng)態(tài)數學(xué)模型，而且高階濾波器的實(shí)時(shí)性較差。運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，可實(shí)現高性能的自相關(guān)濾波和自適應濾波。

　　充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)強有力的自學(xué)習、自適應、自組織能力，聯(lián)想、記憶功能以及對非線(xiàn)性復雜關(guān)系的輸入、輸出間的黑箱映射特性，無(wú)論在適用性和快速實(shí)時(shí)性等各方面都將大大超過(guò)復雜函數式，可充分利用多傳感器資源，綜合獲取更準確、更可信的結論。

　　其中實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)的、快變與緩變的、模糊和確定性的數據信息，可能相互支持，也可能相互矛盾，此時(shí)，對象特征的提取、融合，直至最終決策，作出正確的判斷，將成為難點(diǎn)。

　　于是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )或模糊邏輯將成為最值得選用的方法。例如，氣體傳感陣列用于混合氣體識別，在信號處理方法上可采用自組織映射網(wǎng)絡(luò )和BP網(wǎng)絡(luò )相結合，先進(jìn)行分類(lèi)，再識別組分，將傳統方法的全程擬合轉化為分段擬合，以降低算法的復雜度，提高識別率。又如，食品味覺(jué)信號的檢測和識別的難度，曾一度是研究與開(kāi)發(fā)單位的主要障礙所在。

　　如今可利用小波變換進(jìn)行數據壓縮和特征提取，然后將數據輸入用遺傳算法訓練過(guò)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，則大大提高了對簡(jiǎn)單復合味的識別率。再如，在布匹面料質(zhì)量的*定，柔性*作手對觸覺(jué)信號的處理，機器的故障診斷領(lǐng)域，智能自動(dòng)化技術(shù)也都取得了大量的成功實(shí)例。

　　(2)在虛擬儀器結構設計中的應用

　　儀器與測量技術(shù)和計算機技術(shù)的結合，不但大大提高了測量精確度與智能自動(dòng)化水平，特別是計算機的硬件軟化和軟件模塊化的虛擬儀器的迅猛發(fā)展，以及其與網(wǎng)絡(luò )化系統資源程序的統一和優(yōu)化性能配置，為儀器儀表的智能化水平的迅速提高，創(chuàng )造了越來(lái)越優(yōu)越的條件。

　　在儀器儀表結構設計中，儀器廠(chǎng)家過(guò)去都是以源代碼形式向用戶(hù)提供智能虛擬儀器即插即用的儀器驅動(dòng)器，為了簡(jiǎn)化最終用戶(hù)的使用*作與開(kāi)發(fā)過(guò)程，不斷提高運行效率，以及編程質(zhì)量和編程靈活性，相關(guān)儀器廠(chǎng)家在VXI即插即用的總線(xiàn)儀器驅動(dòng)器標準的基礎上作出了一套新的智能化儀器驅動(dòng)軟件規范，在虛擬儀器結構與性能上進(jìn)行了下述多方面改進(jìn)。

　　首先，考慮要兼顧用戶(hù)的直觀(guān)、易用與盡可能提高運行效率，并保持原來(lái)VXI總線(xiàn)即插即用標準的高層編程接口，以提供相同的功能函數調用格式。

　　其次，在最新Labwindows/CVI5.0內建的開(kāi)發(fā)工具基礎上，運用智能化手段，使智能虛擬儀器(IVI)的儀器驅動(dòng)器代碼，可以在人機交互作用下自動(dòng)生成，這樣既簡(jiǎn)化了大量編程工作量，又統一了驅動(dòng)器代碼的編程結構和風(fēng)格，還大大方便了不同水平用戶(hù)的使用和維護。

　　再次，應用一系列智能手法，識別、跟蹤和管理所有各種儀器狀態(tài)和設置，使用戶(hù)能直接進(jìn)入所有低層設置，并通過(guò)智能狀態(tài)管理，使用戶(hù)可根據需要，在“測試開(kāi)發(fā)”和“正常運行”兩種模式之間隨意切換。在“測試開(kāi)發(fā)”模式下，驅動(dòng)器可智能自動(dòng)化地完成一系列狀態(tài)檢查，以幫助發(fā)現各種編程錯誤。當程序調試正常投入使用后，用戶(hù)即可切換到“正常運行”模式，以使驅動(dòng)軟件高速運行。這樣既保證了儀器的安全性和可靠性，又可使軟件隨時(shí)投入高速運行，盡可能提高其運行效率。

　　另外，也由于采用了各種智能化方法，使驅動(dòng)器可實(shí)現多線(xiàn)程同時(shí)安全運行，進(jìn)行多線(xiàn)程并行測試;同時(shí)，驅動(dòng)器還具有強大的仿真功能，可以在不連接實(shí)際儀器的情況下，開(kāi)發(fā)測試程序。信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

　　最后一個(gè)特點(diǎn)是驅動(dòng)器運行只與測試功能相關(guān)，而與儀器采用的接口總線(xiàn)方式無(wú)關(guān)，只通過(guò)一個(gè)初始化函數InitwithOptions來(lái)區分儀器接口總線(xiàn)和地域的異用。

　　總之，由于虛擬儀器采用了一系列智能自動(dòng)化手段，徹底改變了以往VXI總線(xiàn)即插即用標準儀器驅動(dòng)器的運行效率低，編程的結構、風(fēng)格不一致，編程困難，質(zhì)量低，工作量大，使用、維護麻煩等等一系列缺陷，從而在高效、高質(zhì)量、安全可靠、使用方便、靈活的條件下實(shí)現全面地統一運行，顯示出智能自動(dòng)化技術(shù)對虛擬儀器以至整個(gè)儀器儀表工業(yè)高速發(fā)展的深遠影響。

　　(3)儀器儀表網(wǎng)絡(luò )化中的應用

　　由于儀器與計算機一旦組成網(wǎng)絡(luò )，即可憑借智能化軟硬件(諸如模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的自學(xué)習、自適應、自組織和聯(lián)想記憶功能)，充分發(fā)揮靈活調用和合理配置網(wǎng)上各種計算機和儀器儀表的各自資源特性和潛力，產(chǎn)生11>2的組合優(yōu)勢。例如，目前已可使用連接到Web的數字萬(wàn)用表和示波器，通過(guò)因特網(wǎng)和模式識別軟件區別不同的時(shí)空條件和儀器儀表的類(lèi)別特征以及測出臨界值，作出不同的特征響應;也可使用分布式數據采集系統代替過(guò)去單獨使用的數據采集設備，以至可跨越以太網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò )，實(shí)施遠程測量和采集數據，并進(jìn)行分類(lèi)的存儲和應用。

　　網(wǎng)絡(luò )化的智能測量環(huán)境將網(wǎng)上各種類(lèi)型，不同任務(wù)的計算機和儀器儀表有機地聯(lián)系在一起，完成各種形式的任務(wù)要求，如在某地采集數據后送往各種需要這些數據的地方，把相同數據按需拷貝多份，送往各需要部門(mén);或者定期將測量結果送往遠方數據庫保存，供需要時(shí)隨時(shí)調用。

　　而多個(gè)用戶(hù)可同時(shí)對同一過(guò)程進(jìn)行監控，例如各部門(mén)工程技術(shù)人員、質(zhì)量監控人員以及主管領(lǐng)導人員可同時(shí)分別在相距遙遠的各地監測、控制同一生產(chǎn)運輸過(guò)程，不必親臨現場(chǎng)而又能及時(shí)收集各方面數據，進(jìn)行決策或建立數據庫，分析現象規律。一旦發(fā)生問(wèn)題，可立即展現眼前或重新配置，或即時(shí)商討決策，立即采取相應措施。

　　另外，智能重構信息處理技術(shù)也將為儀器儀表創(chuàng )造更廣闊的活動(dòng)舞臺。結合了計算機與專(zhuān)用集成電路(ASIC)優(yōu)點(diǎn)的可重構計算機，不僅要根據不同的計算任務(wù)對大量的可編程邏輯單元陣列(FPGA)作出靈活的相應配置，其指令級、比特級、流水線(xiàn)級以至任務(wù)級的并行計算，使其運行速度達到通用計算機的數百倍以上。

　　綜上所述，隨著(zhù)智能自動(dòng)化技術(shù)應用的日益深入及應用范圍與規模的不斷擴大，我國的儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平必將快速邁向更高階段。