隨著新型計算機電子器件和適于更高儀器儀表開發設計的程控技術的不斷出現，傳統應用技術，由于各種程控技術的應用使儀器儀表性能的不斷增強，新型的控制技術，可使儀器儀表在工業生產中，為了提高生產的工作效率，設計出性能優良的儀器儀表，尤其在化工生產領域，不僅滿足了生產的效率不斷提高的需求，更極大的促進了生產安全性的提升。在過去數年中，隨著中國自動化應用環境的不斷發展，儀器儀表行業的面貌日新月異，很多這一領域的企業也得到了快速的發展。當前，儀器儀表行業面臨著新的發展時期，也根據新時期的要求，提出了重點發展的若干關鍵技術，這對行業未來發展無疑有著重要的指導意義。我國大型石化工程建設項目已經規定必須事先進行功能安全的評估。我國工業設施突發事故發生比較頻繁，研究安全儀表技術有很重要的意義。

一、在儀器儀表結構、性能改進中的應用

    1．計算機程控技術為儀器儀表與測量的眾多領域的應用提供了足夠的支持。運用智能化軟硬件，使每臺儀器或儀表能隨時準確地分析、處理當前的和以前的數據信息，恰當地從低、中、高不同層次上對測量過程進行抽象，以提高現有測量系統的性能和效率，擴展傳統測量系統的功能，如運用神經網絡、遺傳算法、進化計算、混沌控制等智能技術，使儀器儀表實現高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。

    2．在儀器儀表的設計中也可在分散系統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，設計模糊控制程序，設置各種測量數據的臨界值，運用模糊規則的模糊推理技術，對事物的各種模糊關系進行各種類型的模糊決策。其優勢在于不必建立被控對象的數學模型，也不需大量的測試數據，只需根據經驗，總結合適的控制規則，應用芯片的離線計算、現場調試，按我們的需要和精確度產生準確的分析和準時的控制動作。

    3．在儀器儀表尤其是在傳感器測量中，計算機程控技術的應用更為廣泛。用軟件實現信號濾波，如快速傅立葉變換、短時傅立葉變換、小波變換等技術，是簡化硬件，提高信噪比，改善傳感器動態特性的有效途徑，但需要確定傳感器的動態數學模型，而且高階濾波器的實時性較差。運用神經網絡技術，可實現高性能的自相關濾波和自適應濾波。充分利用人工神經網絡技術強有力的自學習、自適應、自組織能力，聯想、記憶功能以及對非線性復雜關系的輸入、輸出間的黑箱映射特性，無論在適用性和快速實時性等各方面都將大大超過復雜函數式，可充分利用多傳感器資源，綜合獲取更準確、更可信的結論。其中實時與非實時的、快變與緩變的、模糊和確定性的數據信息，可能相互支持，也可能相互矛盾，此時，對象特征的提取、融合，直至最終決策，作出正確的判斷，將成為難點。

二、儀器結構設計中計算機智能化的應用

    1．儀器與計算機技術的結合，在很大程度上不僅提高了測量精確度與智能自動化水平，特別是計算機的硬件軟化和軟件模塊化的虛擬儀器的迅猛發展，以及其與網絡化系統資源程序的統一和優化性能配置，為儀器儀表的智能化水平的迅速提高，創造了越來越優越的條件。在儀器儀表結構設計中，儀器廠家過去都是以源代碼形式向用戶提供智能虛擬儀器即插即用的儀器驅動器，為了簡化最終用戶的使用操作與開發過程，不斷提高運行效率，以及編程質量和編程靈活性，相關儀器廠家在VXI即插即用的總線儀器驅動器標準的基礎上作出了一套新的智能化儀器驅動軟件規范，在虛擬儀器結構與性能上進行了下述多方面改進。

    2．在儀器儀表結構設計中，不僅要考慮用戶的直觀、易用與盡可能提高運行效率，并保持原來VXI總線即插即用標準的高層編程接口，以提供相同的功能函數調用格式。運用智能化手段，使智能虛擬儀器的儀器驅動器代碼，可以在人機交互作用下自動生成，這樣既簡化了大量編程工作量，又統一了驅動器代碼的編程結構和風格，還大大方便了不同水平用戶的使用和維護

    3．計算機與儀表結合的好處還在于可以通過應用一系列智能手法，識別、跟蹤和管理所有各種儀器狀態和設置，使用戶能直接進入所有低層設置，并通過智能狀態管理，使用戶可根據需要，在“測試開發”和“正常運行”兩種模式之間隨意切換。在“測試開發’模式下，驅動器可智能自動化地完成一系列狀態檢查，以幫助發現各種編程錯誤。當程序調試正常投入使用后，用戶即可切換到“正常運行’模式，以使驅動軟件高速運行。這樣既保證了儀器的安全性和可靠性，又可使軟件隨時投入高速運行，盡可能提高其運行效率。

三、儀器儀表計算機網絡化中的應用

    1．由于儀器與計算機一旦組成網絡，即可憑借智能化軟硬件(諸如模式識別、神經網絡的自學習、自適應、自組織和聯想記憶功能)，充分發揮靈活調用和合理配置網上各種計算機和儀器儀表的各自資源特性和潛力，產生1+1>2的組合優勢。例如， 目前已可使用連接到Web的數字萬用表和示波器，通過因特網和模式識別軟件區別不同的時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；也可使用分布式數據采集系統代替過去單獨使用的數據采集設備，以至可跨越以太網或其他網絡，實施遠程測量和采集數據，并進行分類的存儲和應用。

    2.網絡化的智能測量環境將網上各種類型，不同任務的計算機和儀器儀表有機地聯系在一起，完成各種形式的任務要求，如在某地采集數據后送往各種需要這些數據的地方，把相同數據按需拷貝多份，送往各需要部門；或者定期將測量結果送往遠方數據庫保存，供需要時隨時調用。而多個用戶可同時對同一過程進行監控，例如各部門工程技術人員、質量監控人員以及主管領導人員可同時分別在相距遙遠的各地監測、控制同一生產運輸過程，不必親臨現場而又能及時收集各方面數據，進行決策或建立數據庫，分析現象規律。一旦發生問題，可立即展現眼前或重新配置，或即時商討決策，立即采取相應措施。

四、總結

    隨著工業的發展，自動化的重要性與日劇增。傳統的信息、通訊和自動化技術之間的障礙正在逐漸消失。最新的技術，包括無線網絡、現場總線、新型檢測及控制儀表、先進管理和控制軟件等。其中，儀表在工業發展中起著重要的作用，其準確可靠的監測數據為工業生產進行安全生產提供了有力保證，而在一些化工廠中，自動化儀表和執行機構、控制閥等是重要組成設備，它標志化工生產自動化技術水平，直接涉及生產的可靠性、安全性，對確保整個工廠安全、經濟運行起著至關重要的作用。

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本文標題：計算機程控技術在儀器儀表中的應用

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