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    智能科技在儀器儀表行業(yè)中迅速滲透應(yīng)用

    發(fā)布時(shí)間:2021/3/17 14:16:02

    智能科技在儀器儀表行業(yè)中迅速滲透應(yīng)用

    導(dǎo)讀: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(yīng)用開辟了廣闊的前景,智能技術(shù)開始作為重要部分全面滲入到儀器儀表工業(yè)。特別是在傳感器測量、虛擬儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中中,智能自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。


    (1)在儀器儀表結(jié)構(gòu)、性能改進(jìn)中的應(yīng)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(yīng)用開辟了廣闊的前景。運(yùn)用智能化軟硬件,使每臺(tái)儀器或儀表能隨時(shí)準(zhǔn)確地分析、處理當(dāng)前的和以前的數(shù)據(jù) 信息,恰當(dāng)?shù)貜牡?、中、高不同層次上?duì)測量過程進(jìn)行抽象,以提高現(xiàn)有測量系統(tǒng)的性能和效率,擴(kuò)展傳統(tǒng)測量系統(tǒng)的功能,如運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化計(jì) 算、混沌控制等智能技術(shù),使儀器儀表實(shí)現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)靈活等性能。

       其次,也可在分散系統(tǒng)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(shè)計(jì)模糊控制程序,設(shè)置各種測量數(shù)據(jù)的臨界值,運(yùn)用模糊規(guī)則的模糊推理技 術(shù),對(duì)事物的各種模糊關(guān)系進(jìn)行各種類型的模糊決策。其優(yōu)勢在于不必建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,也不需大量的測試數(shù)據(jù),只需根據(jù)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)合適的控制規(guī)則,應(yīng) 用芯片的離線計(jì)算、現(xiàn)場調(diào)試,按我們的需要和精確度產(chǎn)生準(zhǔn)確的分析和準(zhǔn)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(yīng)用更為廣泛。用軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(shù)學(xué)模型,而且高階濾波器的實(shí)時(shí)性較差。運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)高性能的自相關(guān)濾波和自適應(yīng) 濾波。充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)強(qiáng)有力的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織能力,聯(lián)想、記憶功能以及對(duì)非線性復(fù)雜關(guān)系的輸入、輸出間的黑箱映射特性,無論在適用性和 快速實(shí)時(shí)性等各方面都將大大超過復(fù)雜函數(shù)式,可充分利用多傳感器資源,綜合獲取更準(zhǔn)確、更可信的結(jié)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(shù)據(jù)信息,可能相互支持,也可能相互矛盾,此時(shí),對(duì)象特征的提取、融合,直***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(shí)別,在信號(hào)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(jié)合,先進(jìn)行分類,再識(shí)別組分,將傳統(tǒng)方法的全程擬 合***為分段擬合,以降低算法的復(fù)雜度,提高識(shí)別率。又如,食品味覺信號(hào)的檢測和識(shí)別的難度,曾一度是研究與開發(fā)單位的主要障礙所在。如今可利用小波變換 進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和特征提取,然后將數(shù)據(jù)輸入用遺傳算法訓(xùn)練過的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),則大大提高了對(duì)簡單復(fù)合味的識(shí)別率。再如,在布匹面料質(zhì)量的*定,柔性*作手對(duì) 觸覺信號(hào)的處理,機(jī)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

       儀器與測量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)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(jì)算機(jī)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(tǒng)資源程序的統(tǒng)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)造了越來越優(yōu)越的條件。

       在儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,儀器廠家過去都是以源代碼形式向用戶***智能虛擬儀器即插即用的儀器驅(qū)動(dòng)器,為了簡化最終用戶的使用*作與開發(fā)過程,不斷提高運(yùn)行 效率,以及編程質(zhì)量和編程靈活性,相關(guān)儀器廠家在VXI即插即用的總線儀器驅(qū)動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上作出了一套新的智能化儀器驅(qū)動(dòng)軟件規(guī)范,在虛擬儀器結(jié)構(gòu)與性 能上進(jìn)行了下述多方面改進(jìn)。

       首先,考慮要兼顧用戶的直觀、易用與盡可能提高運(yùn)行效率,并保持原來VXI總線即插即用標(biāo)準(zhǔn)的高層編程接口,以***相同的功能函數(shù)調(diào)用格式。

       其次,在***La***dows/CVI5.0內(nèi)建的開發(fā)工具基礎(chǔ)上,運(yùn)用智能化手段,使智能虛擬儀器(IVI)的儀器驅(qū)動(dòng)器代碼,可以在人機(jī)交互作用 下自動(dòng)生成,這樣既簡化了大量編程工作量,又統(tǒng)一了驅(qū)動(dòng)器代碼的編程結(jié)構(gòu)和風(fēng)格,還大大方便了不同水平用戶的使用和維護(hù)。

       再次,應(yīng)用一系列智能手法,識(shí)別、***和管理所有各種儀器狀態(tài)和設(shè)置,使用戶能直接進(jìn)入所有低層設(shè)置,并通過智能狀態(tài)管理,使用戶可根據(jù)需要,在“測試開 發(fā)”和“正常運(yùn)行”兩種模式之間隨意切換。在“測試開發(fā)”模式下,驅(qū)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(xiàn)各種編程錯(cuò)誤。當(dāng)程序調(diào)試正常投入 使用后,用戶即可切換到“正常運(yùn)行”模式,以使驅(qū)動(dòng)軟件高速運(yùn)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(yùn)行,盡可能提高其運(yùn)行效 率。

       另外,也由于采用了各種智能化方法,使驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)多線程同時(shí)安全運(yùn)行,進(jìn)行多線程并行測試;同時(shí),驅(qū)動(dòng)器還具有強(qiáng)大的仿真功能,可以在不連接實(shí)際儀器的情況下,開發(fā)測試程序。信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

       ***一個(gè)特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行只與測試功能相關(guān),而與儀器采用的接口總線方式無關(guān),只通過一個(gè)初始化函數(shù)InitwithOptions來區(qū)分儀器接口總線和地域的異用。

       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總線即插即用標(biāo)準(zhǔn)儀器驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行效率低,編程的結(jié)構(gòu)、風(fēng)格不一致,編程困難,質(zhì)量 低,工作量大,使用、維護(hù)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(xiàn)全面地統(tǒng)一運(yùn)行,顯示出智能自動(dòng)化技術(shù)對(duì)虛擬儀 器以***整個(gè)儀器儀表工業(yè)高速發(fā)展的深遠(yuǎn)影響。


    (3)儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化中的應(yīng)用

       由于儀器與計(jì)算機(jī)一旦組成網(wǎng)絡(luò),即可憑借智能化軟硬件(諸如模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織和聯(lián)想記憶功能),充分發(fā)揮靈活調(diào)用和合理配置網(wǎng) 上各種計(jì)算機(jī)和儀器儀表的各自資源特性和潛力,產(chǎn)生1 1>2的組合優(yōu)勢。例如,目前已可使用連接到Web的數(shù)字萬用表和示波器,通過因特網(wǎng)和模式識(shí)別軟件區(qū)別不同的時(shí)空條件和儀器儀表的類別特征以及測 出臨界值,作出不同的特征響應(yīng);也可使用分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代替過去單獨(dú)使用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備,以***可跨越以太網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò),實(shí)施遠(yuǎn)程測量和采集數(shù)據(jù),并進(jìn) 行分類的存儲(chǔ)和應(yīng)用。

       網(wǎng)絡(luò)化的智能測量環(huán)境將網(wǎng)上各種類型,不同任務(wù)的計(jì)算機(jī)和儀器儀表有機(jī)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(shù)據(jù)后送往各種需要這些數(shù)據(jù)的 地方,把相同數(shù)據(jù)按需拷貝多份,送往各需要部門;或者定期將測量結(jié)果送往遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)庫保存,供需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。而多個(gè)用戶可同時(shí)對(duì)同一過程進(jìn)行監(jiān)控,例如各 部門工程技術(shù)人員、質(zhì)量監(jiān)控人員以及主管領(lǐng)導(dǎo)人員可同時(shí)分別在相距遙遠(yuǎn)的各地監(jiān)測、控制同一生產(chǎn)運(yùn)輸過程,不必***現(xiàn)場而又能及時(shí)收集各方面數(shù)據(jù),進(jìn)行決 策或建立數(shù)據(jù)庫,分析現(xiàn)象規(guī)律。一旦發(fā)生問題,可立即展現(xiàn)眼前或重新配置,或即時(shí)商討決策,立即采取相應(yīng)措施。

       另外,智能重構(gòu)信息處理技術(shù)也將為儀器儀表創(chuàng)造更廣闊的***舞臺(tái)。結(jié)合了計(jì)算機(jī)與專用集成電路(ASIC)優(yōu)點(diǎn)的可重構(gòu)計(jì)算機(jī),不僅要根據(jù)不同的計(jì)算任務(wù) 對(duì)大量的可編程邏輯單元陣列(FPGA)作出靈活的相應(yīng)配置,其指令級(jí)、比特級(jí)、流水線級(jí)以***任務(wù)級(jí)的并行計(jì)算,使其運(yùn)行速度達(dá)到通用計(jì)算機(jī)的數(shù)百倍以 上。


       綜上所述,隨著智能自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的日益深入及應(yīng)用范圍與規(guī)模的不斷擴(kuò)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。



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