現(xiàn)代測(cè)控儀器儀表技術(shù)

1、Hubei University of Technology現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)Hubei University of Technology提綱提綱s現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)的特點(diǎn)；s現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)框架；s現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。 Hubei University of Technology一、現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)的特點(diǎn)一、現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)的特點(diǎn)s光、機(jī)、電、算一體化，典型： 視覺(jué)測(cè)量技術(shù)。s以軟件為核心的數(shù)字化測(cè)試控制技術(shù)，典型： 虛擬儀器技術(shù) ； 軟測(cè)量技術(shù)。Hubei University of Technology1、光、機(jī)、電、算

2、一體化、光、機(jī)、電、算一體化s儀器儀表的自身結(jié)構(gòu)已從單純機(jī)械結(jié)構(gòu)，發(fā)展成為集傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等多種高新技術(shù)于一身的系統(tǒng)。s技術(shù)呈現(xiàn)光、機(jī)、電、算一體化的特點(diǎn)。Hubei University of Technology光、機(jī)、電、算一體化光、機(jī)、電、算一體化s例1：工業(yè)溫度測(cè)量s溫度計(jì)是測(cè)溫儀器的總稱。根據(jù)所用測(cè)溫物質(zhì)的不同和測(cè)溫范圍的不同，有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)和光測(cè)溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)等。 Hubei University of Technology例例1：工業(yè)溫度測(cè)量：工業(yè)溫度測(cè)量s玻璃溫度計(jì)Hubei Un

3、iversity of Technology例例1：工業(yè)溫度測(cè)量：工業(yè)溫度測(cè)量s雙金屬指示熱電阻(偶)是具有現(xiàn)場(chǎng)指示和遠(yuǎn)傳顯示功能的一體化溫度測(cè)量?jī)x表，可用來(lái)直接測(cè)量氣體、液體和物質(zhì)的溫度。儀表可現(xiàn)場(chǎng)清晰地看到指示值，又可把信號(hào)遠(yuǎn)傳到控制室。傳到控制室的信號(hào)有Pt100熱電阻信號(hào)，K型、E型和J型熱電偶信號(hào)，也有經(jīng)過(guò)變送為4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，起到了一表兩用的作用。 Hubei University of Technology例例1：工業(yè)溫度測(cè)量：工業(yè)溫度測(cè)量s紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)（目前先進(jìn)的焦平面技術(shù)則省去了光機(jī)掃描系統(tǒng)）接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形

4、反映到紅外探測(cè)器的光敏元上，在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測(cè)器之間，有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)（焦平面熱像儀無(wú)此機(jī)構(gòu)）對(duì)被測(cè)物體的紅外熱像進(jìn)行掃描，并聚焦在單元或分光探測(cè)器上，由探測(cè)器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過(guò)電視屏或監(jiān)測(cè)器顯示紅外熱像圖。Hubei University of Technology例例1：工業(yè)溫度測(cè)量：工業(yè)溫度測(cè)量Hubei University of Technology視覺(jué)測(cè)量技術(shù)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)s視覺(jué)測(cè)量技術(shù)：采用圖像傳感器（視覺(jué)測(cè)量技術(shù)：采用圖像傳感器（CCDCCD器件等）器件等）實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的尺寸及空間位置的三維非接觸實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的尺寸及空間位置的三維

5、非接觸測(cè)量。測(cè)量。s基于機(jī)器視覺(jué)的機(jī)電產(chǎn)品檢測(cè)系統(tǒng)的一般組成基于機(jī)器視覺(jué)的機(jī)電產(chǎn)品檢測(cè)系統(tǒng)的一般組成 采采 集集 卡卡 圖像分析軟件圖像分析軟件 檢測(cè)檢測(cè)平臺(tái)平臺(tái) 控控 制制 接接 口口 Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s 基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的滾針軸承漏針照相檢測(cè)基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的滾針軸承漏針照相檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s檢測(cè)系統(tǒng)工作原理檢測(cè)系統(tǒng)工作原理Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s測(cè)量系統(tǒng)Hubei Unive

6、rsity of Technology1啟動(dòng)按鈕2停止按鈕3LED光源4調(diào)整螺釘5CCD相機(jī)6報(bào)警器7液晶顯示器8防護(hù)罩9被測(cè)工件10工業(yè)計(jì)算機(jī)11皮帶輸送機(jī)12主機(jī)柜13電氣柜系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖 Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s圖像采集系統(tǒng)的組成：圖像采集系統(tǒng)的組成：照明光源：光源：低角度LED環(huán)形光源。 CCD相機(jī)： Costar公司的公司的SI-M350相機(jī)相機(jī)（ 1/2” 分辨率640480 隔行掃描相機(jī)）。

7、 鏡頭：鏡頭：Computar的一款大景深的小角度的鏡頭的一款大景深的小角度的鏡頭M1614-MP。 圖像采集卡：圖像采集卡：MatroxMatrox公司的公司的 CronosPlusCronosPlus。Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s機(jī)械設(shè)計(jì)滿足：滿足： 智能控制自動(dòng)上料機(jī)構(gòu) 照相機(jī)構(gòu)的可調(diào) 道邊可調(diào)，適應(yīng)不同直徑的軸承 分選結(jié)構(gòu)的安全性Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s電氣控制設(shè)計(jì)電氣控制設(shè)計(jì)s采用“工控機(jī)工控機(jī)+開開關(guān)量輸入輸出板關(guān)量輸入輸出板卡卡”Hubei Universi

8、ty of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s氣動(dòng)控制設(shè)計(jì)氣動(dòng)控制設(shè)計(jì)Hubei University of Technology例例2：視覺(jué)測(cè)量：視覺(jué)測(cè)量s系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件功能： 上料控制 圖像采集 圖像識(shí)別 軸承分揀 系統(tǒng)自診斷Hubei University of Technology2、以軟件為核心的數(shù)字化測(cè)試控制技術(shù)、以軟件為核心的數(shù)字化測(cè)試控制技術(shù) 公司于1986年提出“軟件即儀器”的口號(hào)。 是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬面板、其測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。用戶可以在通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，根據(jù)需求定義和設(shè)計(jì)儀器的測(cè)試功能。s“

9、虛擬虛擬”二字主要包括以下兩方面的含義：二字主要包括以下兩方面的含義： 儀器面板是虛擬的； 儀器功能由軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。Hubei University of Technology硬件（電子線路）硬件（電子線路）硬件（顯示器&旋鈕）硬件（電子線路）計(jì)算機(jī)算法計(jì)算機(jī)算法&軟件界面軟件界面計(jì)算機(jī)資源結(jié)果表達(dá)結(jié)果表達(dá)&儀器控制儀器控制信號(hào)處理信號(hào)處理數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集硬件（電子線路）軟件界面軟件界面計(jì)算機(jī)資源虛擬儀器的特點(diǎn)Hubei University of Technology 易于攜帶易于攜帶高擴(kuò)展性高擴(kuò)展性價(jià)格低廉價(jià)格低廉虛擬儀器虛擬儀器虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)PC逐步普及逐步普及PC技術(shù)的日趨成熟技術(shù)的

10、日趨成熟儀器的更新?lián)Q代逐儀器的更新?lián)Q代逐 步加快步加快現(xiàn)現(xiàn) 狀狀Hubei University of Technology虛擬儀器的發(fā)展歷程虛擬儀器的發(fā)展歷程第一階段：利用計(jì)算機(jī)增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能 使用通訊總線（GPIB等）控制臺(tái)式儀器Hubei University of Technology 第二階段：開放式的儀器構(gòu)成 出現(xiàn)了插卡式儀器和儀器總線(VXI&PXI)，計(jì)算機(jī)成為儀器的重要組成部分。 Hubei University of TechnologyDAQ(Data AcQuisition, 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集):，指基于計(jì)，指基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的內(nèi)置功能插卡。算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的內(nèi)置功能

11、插卡。Hubei University of TechnologyVXI機(jī)箱和模塊機(jī)箱和模塊VXI: VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展Hubei University of TechnologyPXI機(jī)箱和模塊機(jī)箱和模塊PXI: PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展Hubei University of Technology 第三階段：虛擬儀器框架得到了廣泛認(rèn)同和采用虛擬儀器成為主流，幾個(gè)虛擬儀器平臺(tái)成為標(biāo)準(zhǔn)工具，產(chǎn)生了虛擬儀器軟件標(biāo)準(zhǔn)。Hubei University of TechnologyLXI LAN eXtensions for Instrumentatio

12、Hubei University of TechnologyHubei University of Technology虛擬儀器的組成虛擬儀器的組成按照虛擬儀器的組成劃分，它可以分為計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件和儀器硬件三個(gè)部分。 計(jì)算機(jī)：提供虛擬儀器通用平臺(tái)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，顯示等； 儀器硬件：獲取被測(cè)信號(hào)，產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)等； 應(yīng)用軟件：控制數(shù)據(jù)采集、控制、分析、處理和顯示等，是虛擬儀器的關(guān)鍵。Hubei University of Technology虛擬儀器的分類虛擬儀器的分類 可以按應(yīng)用領(lǐng)域分類，也可以按測(cè)量功能分類，最常用是按總線接口類型劃分： 插卡式（DAQ）虛

13、擬儀器 串行口（RS232/422）虛擬儀器 USB接口虛擬儀器 IEEE1394虛擬儀器 GPIB虛擬儀器 VXI虛擬儀器 PXI虛擬儀器 LXI虛擬儀器 Hubei University of Technology虛擬儀器的結(jié)構(gòu)虛擬儀器的結(jié)構(gòu)Hubei University of Technology虛擬儀器使用通用計(jì)算機(jī)的資源和開發(fā)環(huán)境虛擬儀器使用通用計(jì)算機(jī)的資源和開發(fā)環(huán)境 a. 計(jì)算機(jī)資源： 標(biāo)準(zhǔn)I/O硬件（如串行口，PCI/ISA擴(kuò)展槽或其它硬件標(biāo)準(zhǔn)）； 用戶界面，特別是圖形用戶界面（GUI）； 通用軟件執(zhí)行平臺(tái)，如操作系統(tǒng)和各種動(dòng)態(tài)連接庫(kù)； 和其它計(jì)算機(jī)和設(shè)備連網(wǎng)，用于分布式測(cè)控；

14、 互聯(lián)網(wǎng)，為用戶提供遠(yuǎn)程測(cè)量和監(jiān)控功能。Hubei University of Technology b.軟件開發(fā)環(huán)境： 通用軟件開發(fā)環(huán)境，包括各種版本的C/C+（包括Visual C+、Borland C+ Builder等），Visual Basic，Delphi，Java，Visual S等。 測(cè)控專用軟件開發(fā)環(huán)境，LabVIEW、LabWindows/CVI、Agilent VEE等。 其它測(cè)控軟件工具（如NI公司的ComponentWorks、HIQ、SPC Toolkit、SQL Toolkit等，Agilent公司的T&M Programmers Toolkit等，以及其他廠商的

15、ActiveX控件等）。Hubei University of Technology例3：輪對(duì)激光自動(dòng)測(cè)量機(jī) Hubei University of Technology輪對(duì)激光自動(dòng)測(cè)量機(jī) Hubei University of Technology輪對(duì)激光自動(dòng)測(cè)量機(jī) Hubei University of Technology輪對(duì)激光自動(dòng)測(cè)量機(jī) Hubei University of Technology例例4：虛擬數(shù)字萬(wàn)用表虛擬數(shù)字萬(wàn)用表s RIGOL產(chǎn)品：產(chǎn)品： VM3000系列數(shù)字萬(wàn)用表是一款集高精度數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)測(cè)量、多通道巡檢測(cè)量、多種數(shù)學(xué)變換功能、任意傳感器測(cè)量等功能于一身的虛擬

16、數(shù)字萬(wàn)用表。Hubei University of Technology50kSPS高速數(shù)據(jù)采集高精度,真正6 位顯示任意傳感器測(cè)量1M存儲(chǔ)深度26種測(cè)量功能自動(dòng)測(cè)量及巡檢功能 USB、LAN接口VM3000虛擬萬(wàn)用表Hubei University of TechnologyUSB 2.0接口接口LAN 接口接口POWER16路巡檢接口路巡檢接口高壓測(cè)量高壓測(cè)量電流測(cè)量電流測(cè)量低壓測(cè)量低壓測(cè)量VM3000的外觀Hubei University of Technology直流電壓直流電壓交流電壓交流電壓直流電流直流電流交流電流交流電流兩線電阻測(cè)量?jī)删€電阻測(cè)量四線電阻測(cè)量四線電阻測(cè)量電容測(cè)量電容

17、測(cè)量短路測(cè)試短路測(cè)試二極管測(cè)試二極管測(cè)試頻率測(cè)量頻率測(cè)量比率測(cè)量比率測(cè)量任意傳感器測(cè)量任意傳感器測(cè)量恒流源充放電的方式恒流源充放電的方式傳感器傳感器溫度溫度氣體氣體壓力壓力周期測(cè)量周期測(cè)量26種測(cè)量功能Hubei University of TechnologyLANUSBCH1CH2CH3CH15CH16待測(cè)物待測(cè)物1待測(cè)物待測(cè)物2待測(cè)物待測(cè)物3待測(cè)物待測(cè)物15待測(cè)物待測(cè)物16自動(dòng)測(cè)量及巡檢功能Hubei University of Technology 強(qiáng)大的軟件功能Hubei University of Technology VM3000的操作界面Hubei University of

18、Technology VM3000突出優(yōu)點(diǎn) 測(cè)量精度：測(cè)量精度：6位位(2,400,000-count)，5位位(500,000-count) 高達(dá)高達(dá)50 K/s的采樣速率，高達(dá)的采樣速率，高達(dá)1M采樣點(diǎn)的存儲(chǔ)深度采樣點(diǎn)的存儲(chǔ)深度 16路測(cè)量巡檢功能和控制軟件路測(cè)量巡檢功能和控制軟件Ultralogger 高阻輸出范圍可達(dá)高阻輸出范圍可達(dá)48V( 24 V ) 電流測(cè)量高達(dá)電流測(cè)量高達(dá)10A 26種測(cè)量功能種測(cè)量功能 包括強(qiáng)大的任意傳感器測(cè)量以及電容測(cè)量等包括強(qiáng)大的任意傳感器測(cè)量以及電容測(cè)量等 真正的真正的RMS交流電壓和電流測(cè)量交流電壓和電流測(cè)量 USB 2.0接口，即插即用接口，即插即用

19、 LAN遠(yuǎn)程控制接口，支持虛擬終端顯示和控制遠(yuǎn)程控制接口，支持虛擬終端顯示和控制Hubei University of Technology高速數(shù)據(jù)采集功能完美重現(xiàn)音樂(lè)品質(zhì)測(cè)測(cè)試試信信號(hào)號(hào)50K高速采樣CD音質(zhì)44.1KHubei University of Technology啤酒桶啤酒發(fā)酵測(cè)量-16路巡檢&任意傳感器溫度溫度?濕度濕度?壓強(qiáng)壓強(qiáng)?巡檢模塊巡檢模塊Hubei University of Technology軟測(cè)量技術(shù)軟測(cè)量技術(shù)軟測(cè)量就是依據(jù)可測(cè)、易測(cè)的過(guò)程變量(稱為輔助變量)與難以直接檢測(cè)的待測(cè)變量(稱為主導(dǎo)變量)的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)某種最優(yōu)準(zhǔn)則，采用各種計(jì)算方法，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)待

20、測(cè)變量的測(cè)量或估計(jì)。軟測(cè)量技術(shù)主要包括四個(gè)方面： (1)輔助變量的選?。?(2)數(shù)據(jù)處理； (3)軟測(cè)量模型的建立； (4)軟測(cè)量模型的在線校正。Hubei University of Technology軟儀表的描述 s軟儀表的目的：利用所有可獲得的信息，求取主導(dǎo)變量的“最佳”估計(jì)值 ，即構(gòu)造從可測(cè)信息集 到 的映射。 yy主導(dǎo)變量 輔助變量 干擾 控制變量 上一頁(yè)下一頁(yè)返 回Hubei University of Technology軟儀表性能依賴于過(guò)程的描述、噪聲和擾動(dòng)的特性、輔助變量的選取以及“最佳”的含義，即給定的某種準(zhǔn)則。建立軟儀表的過(guò)程就是構(gòu)造一個(gè)數(shù)學(xué)模型。方法： 機(jī)理建模方法；

21、 實(shí)驗(yàn)建模方法。軟儀表與一般意義下的數(shù)學(xué)模型區(qū)別： 數(shù)學(xué)模型主要反映與或之間動(dòng)態(tài)(或穩(wěn)態(tài))關(guān)系， 軟儀表是通過(guò)求的估計(jì)值。上一頁(yè)下一頁(yè)返 回Hubei University of Technology2. 儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)s儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)是指對(duì)儀器儀表工業(yè)發(fā)展起關(guān)鍵作用的技術(shù)；具有方向性，起帶頭作用，波及效果大，涉及面廣，綜合性強(qiáng)；關(guān)鍵技術(shù)攻克后，能帶來(lái)巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，適應(yīng)社會(huì)、科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，具有鮮明的時(shí)代特征。 s總體來(lái)說(shuō)，一共有51項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，屬于三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，十個(gè)方面。 Hubei University of Technology儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技

22、術(shù)儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)s1、信息獲取技術(shù) 1-1 復(fù)合傳感器技術(shù)：敏感材料技術(shù)，傳感器制造技術(shù)，傳感器應(yīng)用技術(shù)。 1-2 精密測(cè)試技術(shù)：自動(dòng)測(cè)量技術(shù)，在線測(cè)試技術(shù)，多參數(shù)綜合測(cè)量技術(shù)，視覺(jué)測(cè)量技術(shù)，人工智能測(cè)試技術(shù)，測(cè)試軟件技術(shù)，微成像技術(shù)，儀器儀表標(biāo)定技術(shù)。 1-3 智能儀表技術(shù)：專用電路技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)集成技術(shù)，傳感變送一體化技術(shù)。 1-4 現(xiàn)場(chǎng)溯源技術(shù)：納米溯源技術(shù)，自校準(zhǔn)技術(shù)。 Hubei University of Technology儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)s2、信息處理控制技術(shù) 2-1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)：微計(jì)算機(jī)技術(shù)，集成電路技術(shù)，通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)。

23、 2-2 智能控制技術(shù)：模糊控制技術(shù)，專家控制技術(shù)，分級(jí)遞階智能控制技術(shù)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，擬人智能控制技術(shù)，自適應(yīng)控制技術(shù)。 2-3 系統(tǒng)集成技術(shù)：多媒體技術(shù)，故障診斷技術(shù)，通信接口技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。 Hubei University of Technology儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)儀器儀表工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)s3、精密制造技術(shù) 3-1 儀器儀表現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)技術(shù)，專用功能塊線路設(shè)計(jì)技術(shù)，反求工程設(shè)計(jì)技術(shù)，虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)。 3-2 儀器儀表特種工藝技術(shù)：計(jì)算機(jī)輔助制造，精細(xì)加工技術(shù)，特種加工技術(shù)，高密度電子組裝技術(shù)，微

24、機(jī)械加工技術(shù)，精密、快速成型技術(shù)，表面涂復(fù)技術(shù)。 3-3 現(xiàn)代管理技術(shù)：全面質(zhì)量管理技術(shù)，準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，精益生產(chǎn)技術(shù)，并行工程，柔性生產(chǎn)技術(shù)。 Hubei University of Technology3.現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代測(cè)控與儀器儀表技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)s技術(shù)上向“四個(gè)現(xiàn)代化”（數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和微型化）發(fā)展。Hubei University of Technology數(shù)字化數(shù)字化s由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，儀器儀表產(chǎn)品進(jìn)一步與微處理器、PC技術(shù)融合，儀器儀表的數(shù)字化、智能化水平不斷得到提高。s以美國(guó)德州儀器公司提出的“DSPs”概念為例，以數(shù)字信號(hào)處理器DSP芯片為核心，配合先進(jìn)

25、的混合信號(hào)電路、ASIC專用集成電路、元件及開發(fā)工具等提供整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。s儀器儀表中采用了大量的超大規(guī)模集成(VLSI)的新器件、表面貼裝技術(shù)(SMT)、多層線路板印刷、圓片規(guī)模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等新工藝，CAD、CAM、CAPP 、CAT等計(jì)算機(jī)輔助手段，使多媒體技術(shù)、人機(jī)交互、模糊控制、 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)在現(xiàn)代儀器儀表中得到了廣泛應(yīng)用。 Hubei University of Technology數(shù)字化數(shù)字化s在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和客戶需求日益復(fù)雜的今天，用于測(cè)試測(cè)量的儀器系統(tǒng)也朝著以軟件為核心的模塊化方向發(fā)展，使得用戶能夠更快更靈活的將測(cè)試集成到設(shè)計(jì)過(guò)程中去，進(jìn)一

26、步減少了開發(fā)時(shí)間。s通過(guò)軟件定義模塊化硬件的功能，用戶可以快速實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試功能，并應(yīng)用定制數(shù)據(jù)分析算法和創(chuàng)建自定義的用戶界面。s多核/并行測(cè)試帶來(lái)機(jī)遇和挑戰(zhàn)?？梢詫⒆詣?dòng)化測(cè)試程序的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)記錄乃至用戶界面部分創(chuàng)建不同的線程，從而分配到不同的核上并行的運(yùn)行。 Hubei University of Technology智能化智能化 s微控制器由于其集成度、可靠性、性能價(jià)格比高、抗干擾能力強(qiáng)及功耗小等特點(diǎn)，使其在儀器儀表領(lǐng)域中起到極其重要的作用。s將ARM、DSP等處理器與可編程器件CPLD/FPGA整合為一體是新型控制器的趨勢(shì)。Hubei University of Techn

27、ologyARM處理器處理器sARM 即Advanced RISC Machines的縮寫,既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。 sARM處理器是一種低功耗、高性能的32位RISC（精簡(jiǎn)指令集算法）處理器。它占據(jù)了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。 Hubei University of TechnologyARM處理器處理器s目前，常用的ARM微處理器系列有ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列、 SecurCore系列、Intel的Xscale等，其中ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和

28、ARM11為5個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來(lái)滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 Hubei University of TechnologyDSP處理器處理器s數(shù)字信號(hào)處理的內(nèi)容：以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、檢測(cè)、譜分析、估計(jì)、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等一系列的加工處理。 sDSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。s世界上三大DSP芯片生產(chǎn)商:1.德克薩斯儀器公司(TI) 2.模擬器件公司(ADI) 3.摩托羅拉公司(Motorola).這三家公司幾乎壟斷了通用DSP芯片市場(chǎng)。 Hubei Universi

29、ty of TechnologyDSP處理器處理器sDSP工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。 Hubei University of Technology可編程器件可編程器件CPLD/FPGAs當(dāng)今的EDA （電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化：Electronic Design Automation）技術(shù)更多的是指可編程邏

30、輯器件的設(shè)計(jì)技術(shù)，即芯片內(nèi)的電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化。也就是說(shuō)，開發(fā)人員完全可以通過(guò)自己的電路設(shè)計(jì)來(lái)定制其芯片內(nèi)部的電路功能，使之成為設(shè)計(jì)者自己的專用集成電路（即ASIC）芯片，這就是我們今天所說(shuō)的的EDA 技術(shù)用戶可編程邏輯器件（PLD）技術(shù)。其應(yīng)用也無(wú)處不在，從簡(jiǎn)單的邏輯電路、時(shí)序電路設(shè)計(jì)到復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)均能得心應(yīng)手，在通信領(lǐng)域（軟件無(wú)線電），在數(shù)字信號(hào)處理（DSP）領(lǐng)域、在嵌入式/片上系統(tǒng)（SOC）及各種IP 內(nèi)核等諸多領(lǐng)域早已廣泛應(yīng)用。 Hubei University of Technology可編程器件可編程器件CPLD/FPGAs復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex programmab

31、le logic device, CPLD)s現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件 (Field programmable gate array, FPGA)sCPLD/FPGA 同屬于高密度用戶可編邏輯程器件，其芯片門數(shù)（容量）等級(jí)從幾千門幾萬(wàn)門、幾十萬(wàn)門到幾百萬(wàn)門以上不等，適合于時(shí)序、組合邏輯電路應(yīng)用場(chǎng)合，它可以替代幾十甚至上百塊通用IC 芯片，實(shí)際上這樣的CPLD/FPGA 就是一個(gè)子系統(tǒng)部件。在很大程度上他們具有類似之處，比如其電路設(shè)計(jì)方法都一樣。相比而言，CPLD 適合于做各種算法和組合邏輯電路設(shè)計(jì)，而FPGA 更適合完成時(shí)序比較復(fù)雜的邏輯電路。 Hubei University of Technology可編程器件可編程器件CPLD/FPGAs可編程器件真正做到了硬件的“軟件化”自動(dòng)設(shè)計(jì)，這就是當(dāng)今的EDA 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)?？梢圆豢鋸埖卣f(shuō)由于可編程器件的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的（數(shù)字）電路設(shè)計(jì)方法和過(guò)程得到了一次革命和飛越。sCPLD/FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的硬件形式和涉及的理論模型必將走向一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)合體，即單片系統(tǒng)SoC（system