智能仪表概论.doc

第一章：智能仪表基本概念 仪器仪表的定义 在我国，仪器与仪表这两个词的应用并无严格的区别，人们一般按照各自的习惯使用及定义某类装置的名称。有的书里，用仪器包含仪表；有的书里用仪表统称，涵盖了仪器的概念；有的书里把仪器仪表并列使用。一般地说，具有显示和记录装置的仪表，称为“仪”或“表”，如温度仪，园图形记录仪，电流表等；没有显示或虽有显示但不作为主要功能的仪表称为“器”，如传感器、变送器等。然而有些具有显示功能的仪表也习惯地称为器，如示波器。 总之，仪表和仪器术语间的区分很不明显。但是“仪表”这一术语现在不仅仅限于以指示或记录为唯一功能、以检测为主要目的的设备，像调节器、变送器、执行器及控制器等装置都统称为仪表，所以这里也沿用这一广义的概念，简略地称呼为智能仪表。 仪器仪表示获得信息的重要工具，钱学森院士对新技术革命做出论??：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通信技术三部分组成。测量技术是关键和基础。”现在人们通常最关注的信息技术，只知道就是计算机技术和通信技术，而关键的基础性的测量技术往往会被忽略。所以，相对于计算机技术和通信技术的日新月异迅猛发展，国内测量技术的高科技新技术发展就显得比较滞后，无法完全满足信息时代在生产、科研、环境和社会等领域的越来越多、越来越高的需求。 所以，最近的阶段很多人也开始逐步重视和投入到这一领域的开发和研制中。大多数仪器仪表厂家都推出了一系列的智能化产品，其种类和功能也日益丰富和完善。这一发展趋势也是未来新一代仪表产品的必然结果。 仪器仪表相关产品包括：温度仪表，流量仪表，压力仪表，机械仪表（称重，转速，测厚），液位仪表，料位仪表，显示仪表，有纸/无纸记录仪，分析仪表，校验仪表等。  智能仪表的历史沿革 首先介绍仪表的发展历史。人类进化史上的重要标志是发明了工具，而近代自然科学研究是从人类发明了能够进行测量的仪器仪表这类工具，才开始真正突飞猛进。 十七、十八世纪，科学家发明了可以测量温度的温度计，然后才诞生了热力学理论。十九世纪，人们又发明了测量电流的仪表，才发展了电磁学研究。二十世纪是核物理学时代，也是由于众多核物理探测仪器的发明，才使原子核这种微观世界的研究成为现实。 对于建立在近代科学技术之上的电气工业来说，就更离不开仪器仪表来控制和实现各种工业生产活动。随着人类活动领域的迅速扩大，科学探索的不断深入，以及工业生产过程向更高的精确度、更快的节奏、更复杂的功能和更苛刻的使用环境以及可靠性要求的方向的发展，传统的仪表越来越不能满足和适应这多种多样的需求和发展。同时，除了科学研究和工业生产，家庭生活以及社会服务体系等方面的需求，也使仪器仪表的应用越来越普及，人们对它们的要求也越来越高。而且，电子计算机的出现，把人类带入了信息时代，也使仪器仪表领域出现了重大的变化和发展机遇。智能仪表就是在这一背景下出现的，它可以说是传统仪表的最新升级版本。 迄今为止，如果简单地划分，仪表的出现与发展经历了三代。 第一代是模拟式仪表，例如沿用至今的动圈式指针调节仪、指针式万用表、弹簧压力表等。它们的基本结构都是电磁式，即基于电测测量原理，使用指针来显示最终的测量结果。这类仪表不管其原理和结构如何，都有一个共同的特征，就是直接对模拟信号进行测量或控制。 第二代仪表是数字式仪表，如数字电压表、数字频率计、数字式温度显示调节仪等等。数字式仪表与模拟式仪表相比，在原理和结构上发生了根本的变化，其基本原理是将模拟信号转化成为数字信号进行测量和控制，大量采用数字集成电路，最明显的技术进步是A/D、D/A转换和十进制数码显示。数字式仪表给人以直观的感受，响应速度和测控精度也必模拟式仪表提高了许多。尽管如此，这一代仪表的实时功能仍然十分简单，也不具备数据分析处理、程控、记忆以及人机对话这类高级功能。 第三代仪表是智能仪表。所谓智能仪表实质上是以微型计算机为主体代替传统仪表中常规的电子电路而设计制造出来的一代新型仪表，即：Meter Based Microcomputer（基于微型计算机的仪表）。微型计算机的置入，使得这类测量控制仪表不仅能够解决传统仪表不能解决或不易解决的问题，而且能够实现一部分人工智能的工作，例如：记忆存储、四则运算、逻辑判断、命令识别、自诊断、自校正等等。更高级的智能仪表还能够实现自适应、自学习以及模糊控制等功能。 智能仪表分类 智能仪表分类的方式有很多，也没有统一的标准。如果从功能用途和智能化程度两方面划分，均可分为三大类。 1）从软件结构和功能用途分类 传统仪表分类，以工业自动化仪表为例，按这类仪表的功能可以分为检测仪表、显示仪表和调节仪表及执行器等。 智能仪表按照功能可以分为三大类：智能化测量仪表（包括分析仪器）、智能化控制仪表和智能化执行仪表（智能终端）。 2）从智能化