工作原理
感測器拾取被測參量的信息並轉換成電信號，經濾波去除干擾後送入多路模擬開關；由單片機逐路選通模擬開關將各輸入通道的信號逐一送入程控增益放大器，放大後的信號經A／D轉換器轉換成相應的脈衝信號後送入單片機中；單片機根據儀器所設定的初值進行相應的數據運算和處理(如非線性校正等)；運算的結果被轉換為相應的數據進行顯示和列印；同時單片機把運算結果與存儲於片內FlashROM(閃速存儲器)或E?2PROM(電可擦除存貯器)內的設定參數進行運算比較後，根據運算結果和控制要求，輸出相應的控制信號(如報警裝置觸發、繼電器觸點等)。此外，智慧型儀器還可以與PC機組成分散式測控系統，由單片機作為下位機採集各種測量信號與數據，通過串列通信將信息傳輸給上位機——PC機，由PC機進行全局管理。
功能特點
隨著微電子技術的不斷發展，集成了CPU、存儲器、定時器/計數器、並行和串列接口、看門狗、前置放大器甚至A／D、D／A轉換器等電路在一塊晶片上的超大規模積體電路晶片(即單片機)出現了。以單片機為主體，將計算機技術與測量控制技術結合在一起，又組成了所謂的“智慧型化測量控制系統”，也就是智慧型儀器。
與傳統儀器儀表相比，智慧型儀器具有以下功能特點：
①操作自動化。儀器的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關啟動閉合、數據的採集、傳輸與處理以及顯示列印等都用單片機或微控制器來控制操作，實現測量過程的全部自動化。
②具有自測功能，包括自動調零、自動故障與狀態檢驗、自動校準、自診斷及量程自動轉換等。智慧型儀表能自動檢測出故障的部位甚至故障的原因。這種自測試可以在儀器啟動時運行，同時也可在儀器工作中運行，極大地方便了儀器的維護。
③具有數據處理功能，這是智慧型儀器的主要優點之一。智慧型儀器由於採用了單片機或微控制器，使得許多原來用硬體邏輯難以解決或根本無法解決的問題，現在可以用軟體非常靈活地加以解決。例如，傳統的數字萬用表只能測量電阻、交直流電壓、電流等，而智慧型型的數字萬用表不僅能進行上述測量，而且還具有對測量結果進行諸如零點平移、取平均值、求極值、統計分析等複雜的數據處理功能，不僅使用戶從繁重的數據處理中解放出來，也有效地提高了儀器的測量精度。
④具有友好的人機對話能力。智慧型儀器使用鍵盤代替傳統儀器中的切換開關，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實現某種測量功能。與此同時，智慧型儀器還通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態以及對測量數據的處理結果及時告訴操作人員，使儀器的操作更加方便直觀。
⑤具有可程控操作能力。一般智慧型儀器都配有GPIB、RS232C、RS485等標準的通信接口，可以很方便地與PC機和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動測量系統，來完成更複雜的測試任務。
發展概況
現代數顯智慧型儀器80年代，微處理器被用到儀器中，儀器前面板開始朝鍵盤化方向發展，測量系統常通過IEEE—488匯流排連線。不同於傳統獨立儀器模式的個人儀器得到了發展等。
90年代，儀器儀表的智慧型化突出表現在以下幾個方面：微電子技術的進步更深刻地影響儀器儀表的設計；DSP晶片的問世，使儀器儀表數位訊號處理功能大大加強；微型機的發展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；VXI匯流排得到廣泛的套用。
近年來，智慧型化測量控制儀表的發展尤為迅速。國內市場上已經出現了多種多樣智慧型化測量控制儀表，例如，能夠自動進行差壓補償的智慧型節流式流量計，能夠進行程式控溫的智慧型多段溫度控制儀，能夠實現數字PID和各種複雜控制規律的智慧型式調節器，以及能夠對各種譜圖進行分析和數據處理的智慧型色譜儀等。
國際上智慧型測量儀表更是品種繁多，例如，美國HONEYWELL公司生產的DSTJ-3000系列智慧型變送器，能進行差壓值狀態的複合測量，可對變送器本體的溫度、靜壓等實現自動補償，其精度可達到±0.1%FS；美國RACA-DANA公司的9303型超高電平表，利用微處理器消除電流流經電阻所產生的熱噪聲，測量電平可低達-77dB；美國FLUKE公司生產的超級多功能校準器5520A，內部採用了3個微處理器，其短期穩定性達到1ppm，線性度可達到0.5ppm；美國FOXBORO公司生產的數位化自整定調節器，採用了專家系統技術，能夠像有經驗的控制工程師那樣，根據現場參數迅速地整定調節器。這種調節器特別適合於對象變化頻繁或非線性的控制系統。由於這種調節器能夠自動整定調節參數，可使整個系統在生產過程中始終保持最
發展趨勢
1微型化
微型智慧型儀器指微電子技術、微機械技術、信息技術等綜合套用於儀器的生產中，從而使儀器成為體積小、功能齊全的智慧型儀器。它能夠完成信號的採集、線性化處理、數位訊號處理，控制信號的輸出、放大、與其他儀器的接口、與人的互動等功能。微型智慧型儀器隨著微電子機械技術的不斷發展，其技術不斷成熟，價格不斷降低，因此其套用領域也將不斷擴大。它不但具有傳統儀器的功能，而且能在自動化技術、航天、軍事、生物技術、醫療領域起到獨特的作用。例如，目前要同時測量一個病人的幾個不同的參量，並進行某些參量的控制，通常病人的體內要插進幾個管子，這增加了病人感染的機會，微型智慧型儀器能同時測量多參數，而且體積小，可植入人體，使得這些問題得到解決。
2多功能化
多功能本身就是智慧型儀器儀表的一個特點。例如，為了設計速度較快和結構較複雜的數字系統，儀器生產廠家製造了具有脈衝發生器、頻率合成器和任意波形發生器等功能的函式發生器。這種多功能的綜合型產品不但在性能上(如準確度)比專用脈衝發生器和頻率合成器高，而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。
3人工智慧化
人工智慧是計算機套用的一個嶄新領域，利用計算機模擬人的智慧型，用於機器人、醫療診斷、專家系統、推理證明等各方面。智慧型儀器的進一步發展將含有一定的人工智慧，即代替人的一部分腦力勞動，從而在視覺(圖形及色彩辨讀)、聽覺(語音識別及語言領悟)、思維(推理、判斷、學習與聯想)等方面具有一定的能力。這樣，智慧型儀器可無需人的干預而自主地完成檢測或控制功能。顯然，人工智慧在現代儀器儀表中的套用，使我們不僅可以解決用傳統方法很難解決的一類問題，而且可望解決用傳統方法根本不能解決的問題。
4融合ISP和EMIT技術，實現儀器儀表系統的Internet接入(網路化)
智慧型儀器伴隨著網路技術的飛速發展，Internet技術正在逐漸向工業控制和智慧型儀器儀表系統設計領域滲透，實現智慧型儀器儀表系統基於Internet的通訊能力以及對設計好的智慧型儀器儀表系統進行遠程升級、功能重置和系統維護。在系統編程技術(In-SystemProgramming，簡稱ISP技術)是對軟體進行修改、組態或重組的一種最新技術。它是LATTICE半導體公司首先提出的一種使我們在產品設計、製造過程中的每個環節，甚至在產品賣給最終用戶以後，具有對其器件、電路板或整個電子系統的邏輯和功能隨時進行組態或重組能力的最新技術。 ISP技術消除了傳統技術的某些限制和連線弊病，有利於在板設計、製造與編程。ISP硬體靈活且易於軟體修改，便於設計開發。由於ISP器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板(PCB)上處理，因此編程ISP器件不需要專門編程器和較複雜的流程，只要通過PC機，嵌入式系統處理器甚至INTERNET遠程網進行編程。EMIT嵌入式微型網際網路互聯技術是emWare公司創立ETI擴展Internet聯盟時提出的，它是一種將單片機等嵌入式設備接入Internet的技術。利用該技術，能夠將8位和16位單片機系統接入Internet，實現基於Internet的遠程數據採集、智慧型控制、上傳／下載數據檔案等功能。目前美國ConnectOne公司、emWare公司、TASKING公司和國內的P＆S公司等均提供基於Internet的DeviceNetworking的軟體、固件(Firmware)和硬體產品。
5虛擬儀器是智慧型儀器發展的新階段
測量儀器的主要功能都是由數據採集、數據分析和數據顯示等三大部分組成的。在虛擬現實系統中，數據分析和顯示完全用PC機的軟體來完成。因此，只要額外提供一定的數據採集硬體，就可以與PC機組成測量儀器。這種基於PC機的測量儀器稱為虛擬儀器。在虛擬儀器中，使用同一個硬體系統，只要套用不同的軟體編程，就可得到功能完全不同的測量儀器。可見，軟體系統是虛擬儀器的核心，“軟體就是儀器”。傳統的智慧型儀器主要在儀器技術中用了某種計算機技術，而虛擬儀器則強調在通用的計算機技術中吸收儀器技術。作為虛擬儀器核心的軟體系統具有通用性、通俗性、可視性、可擴展性和升級性，能為用戶帶來極大的利益，因此，具有傳統的智慧型儀器所無法比擬的套用前景和市場。
圖書信息
機械工業出版社出版圖書
書 名: 智慧型儀器
智慧型儀器作者：程德福
出版社：機械工業出版社
出版時間： 2009年09月
ISBN: 9787111279136
開本： 16開
定價: 28.00 元
內容簡介
《智慧型儀器(第2版)》是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，是國家精品課程“智慧型儀器”的配套教材。《智慧型儀器(第2版)》結構合理，章節可靈活組合，內容系統、新穎、翔實，可教性和實踐性強。《智慧型儀器(第2版)》以信號採集、數據處理、人機接口與通信為基礎，加強了軟體設計方法、可測試性設計、可靠性設計等內容，增加了觸控螢幕、條圖顯示、非線性決策濾波算法、智慧型感測器、網路儀器等當今智慧型儀器的先進技術的介紹。《智慧型儀器(第2版)》附錄對智慧型儀器實驗教學系統（平台）作了簡要介紹。
《智慧型儀器(第2版)》可作為高等院校測控技術與儀器、電子信息工程等專業的教材，也可作為相關專業研究生的教學參考書，同時可供從事儀器儀表、自動控制及計算機套用的工程技術人員參考。
圖書目錄
前言
第一章 概述
第一節 儀器儀表概述
第二節 智慧型儀器的分類、基本結構與特點
第三節 推動智慧型儀器發展的主要技術
思考題與習題
第二章 數據採集技術
第一節 數據採集系統的組成結構
第二節 模擬信號調理
第三節 傳統A/D轉換器及接口技術
第四節 轉換器原理與接口技術
第五節 數據採集系統設計及實例
第六節 數據採集系統的誤差分析
思考題與習題
第三章 人機對話與數據通信
第一節 鍵盤
第二節 LCD顯示器
第三節 觸控螢幕技術
第四節 串列匯流排數據通信
第五節 USB通用串列匯流排及套用
第六節 無線數據傳輸技術
思考題與習題
第四章 智慧型儀器的基本數據處理算法
第一節 克服隨機誤差的數字濾波算法
第二節 消除系統誤差的軟體算法
第三節 標度變換
思考題與習題
第五章 軟體設計
第一節 軟體概述
第二節 軟體開發模型與設計方法
第三節 基於裸機的軟體設計
第四節 基於嵌入式作業系統的軟體設計
第五節 軟體測試
思考題與習題
第六章 可靠性與抗干擾技術
第一節 可靠性概述
第二節 硬體可靠性設計
第三節 軟體可靠性設計
第四節 干擾源分析
第五節 抑制電磁干擾的主要技術
思考題與習題
第七章 可測試性設計
第一節 可測試性概述
第二節 固有測試性總體設計與通用設計準則
第三節 機內測試技術
第四節 可測試性設計實例
思考題與習題
第八章 設計實例
第一節 智慧型儀器的設計原則及研製步驟
第二節 固體密度測試儀的研製
第三節 基於TMS320VC5402的地下管道漏水檢測儀設計
思考題與習題
第九章 智慧型儀器的新發展
第一節 虛擬儀器
第二節 網路化儀器
思考題與習題
附錄智慧型儀器實驗平台簡介
參考文獻
哈爾濱工程大學出版社出版圖書
基本信息
作 者：羅耀華 蔣志堅 編
智慧型儀器ISBN ：7-81073-278－1
出版日期：2002.07
版次：1版
開 本：16開
裝 幀：簡裝
內容簡介
本書分Ⅰ、Ⅱ兩冊。
第Ⅰ冊介紹常規電子測量儀器，包括電子電壓表、示波器、信號源、頻率計。這些儀器都是大專院校、科研單位、工礦企業常用的基本儀器組。該冊共分為五章，每章都是先介紹基本的、共性的內容，然後分析實際的商品化的機型。在分析原理的基礎上介紹儀表的使用、維護和校準。各章還介紹了各類儀器的其他組成方案。為方便學習，各章均設有習題，供學習時選用。
第Ⅱ冊介紹智慧型儀器，主要介紹了智慧型儀器的特點、基本的組成、虛擬儀器的有關內容、信號檢測變換技術、數據轉換技術、智慧型儀器的常用外設（鍵盤、顯示器、印表機等）的原理及其計算機的接口技術、智慧型儀器的軟體技術和實際的智慧型儀器（採用專用晶片的智慧型萬用表、溫度檢測控制系統、數字存儲示波器）。
本書可作為大專院校的教材、各種培訓班的教材，也可作為工程技術人員、電子技術愛好者的自學用書。
