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智能自动化技术在仪器仪表与测量中的应用前景


首先,智能自动化技术为仪器仪表与测量的相关领域的应用开辟了广阔的前景。运用智能化软硬件,使每台仪器或仪表能随时准 确地分析、处理当前的和以前的数据信息,恰当地从低、中、高不同层次上对测量过程进行抽象,以提高现有测量系统的性能和 效率,扩展传统测量系统的功能,如运用神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术,使仪器仪表实现高速、有效、 多功能、高机动灵活等性能。

智能自动化技术在仪器仪表与测量中的应用前景

可在分散系统的不同仪器仪表中采用微处理器、微控制器等微型芯片技术,设计模糊控制程序,设置各种测量数据的临 界值,运用模糊规则的模糊推理技术,对事物的各种模糊关系进行各种类型的模糊决策。其优势在于不必建立被控对象的数学模 型,也不需大量的测试数据,只需根据经验,总结合适的控制规则,应用芯片的离线计算、现场调试,按我们的需要和精密度产 生准确的分析和准时的控制动作。特别是在传感器测量中,智能自动化技术的应用更为广泛。用软件实?#20013;?#21495;滤波,如快速傅立叶变换、短时傅立叶变换、小波变 换等技术,是简化硬件,提高信噪比,改善传感器动态特性的有效途径,但需要确定传感器的动态数学模型,而且高阶滤波器的 实时性较差。运用神经网络技术,可实现高性能的自相关滤波和自适应滤波。充分利用人工神经网络技术强有力的自学习、自适 应、自组织能力,联想、?#19988;?#21151;能以及对非线性复杂关系的输入、输出间的黑箱映射特性,无论在适用性和快速实时性等各方面 都将大大超过复杂函数式,可充分利用多传感器资源,综合获取更准确、更可信的结论。其中实时与非实时的、快变与缓变的、 模糊和确定性的数据信息,可能相互支持,?#37096;?#33021;相互矛盾,此时,对象特征的提取、融合,直至决策,作出正确的判断, 将成为难点。于是神经网络或模糊逻辑将成为值得选用的方法。例如,气体传感阵列用于混合气体识别,在信号处理方法上可 采用自组织映射网络和BP网络相结合,先进行分类,再识别组分,将传统方法的全程拟合转化为分段拟合,以降低算法的复杂度 ,提高识别率。又如,食品味觉信号的检测和识别的?#35759;齲?#26366;?#27426;?#26159;?#33455;?#19982;开发单位的主要?#20064;?#25152;在。如今可利用小波变换进行 数据压缩和特征提取,?#32531;?#23558;数据输入用遗传算法训练过的模糊神经网络,则大大提高了对简单复合味的识别率。再如,在?#35745;?面?#29616;?#37327;的评定,柔性*作手?#28304;?#35273;信号的处理,机器的故障诊断领域,智能自动化技术也都取得了大量的成功实例。

模块化、集成化是硬件发展的主要潮流

硬件标准化、模块化使测试系统组建方便灵活。模块式结构使测试系?#31243;?#31215;减少、速度提高,从而使测试系统实?#20013;?#22411;化和微型 化真正成为可能。ASIC技术将被普遍应用于仪器与自动测试系统 中。将仪器仪表的传感器及其处理、控制和后续电?#36820;榷技?#25104;于 芯片上已成为可能。

IVI技术的发展

目前,遵循IVI规范的驱动程序还是有一些局限性。到现在为止,类驱动器规范只能统一每一类中80%仪器的功能,而其他20%仪器 功能的统一要比前80%艰难得多。而且,9类仪器的类规范并没有包含所有的仪器类。仪器供应商和驱动程序的提供者都不能保证 具有IVI驱动程序的可互换仪器对同一个应用程序或同一个测量要求会给出同样的结果,互换的可靠性没有保障。

网络化虚拟仪器

计算机技术与网络技术的飞速发展,可将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起,使昂贵的硬件设备、软件在网络 ?#31995;?#20197;共享,减少了设备重复投资。人们可从任何地点、在?#25105;?#26102;间获取到测量信息(或数据),并控制仪器进行测量操作。因此, 它与传统的仪器相比是一个质的飞跃。

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