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        電爐儀器儀表的特點與設計

        關鍵詞:電爐,儀器,儀表,微電子,濾波,信號,編程,可編程

        電爐儀器儀表的特點與設計
        1 當今儀器儀表的特點 
        1.1 硬件功能軟件化   隨著微電子技術的發展,微處理器的速度越來越快,價格越來越低,已被廣泛應用于電爐儀器儀表中,使得一些實時性要求很高,原本由硬件完成的功能,可以通過軟件來實現。甚至許多原來用硬件電路難以解訣或根本無法解決的問題,也可以采用軟件技術很好地加以解決。數字信號處理技術的發展和高速數字信號處理器的廣泛采用,極大地增強了儀器的信號處理能力。數字濾波、FFT、相關、卷積等是信號處理的常用方法,其共同特點是,算法的主要運算都是由迭代式的乘和加組成,這些運算如果在通用微機上用軟件完成,運算時間較長,而數字信號處理器通過硬件完成上述乘、加運算,大大提高了儀器性能,推動了數字信號處理技術在儀器儀表領域的廣泛應用。
        1.2集成化、模塊化   大規模集成電路LSI技術發展到今天,集成電路的密度越來越高,體積越來越小,內部結構越來越復雜,功能也越來越強大,從而大大提高了每個模塊進而整個儀器系統的集成度。模塊化功能硬件是現代儀器儀表的一個強有力的支持,它使得儀器更加靈活,儀器的硬件組成更加簡潔,比如在需要增加某種測試功能時,只需增加少量的模塊化功能硬件,再調用相應的軟件來使用此硬件即可。
        1.3 參數整定與修改實時化   隨著各種現場可編程器件和在線編程技術的發展,儀器儀表的參數甚至結構不必在設計時就確定,而是可以在儀器使用的現場實時置入和動態修改。
        1.4 硬件平臺通用化  現代儀器儀表強調軟件的作用,選配一個或幾個帶共性的基本儀器硬件來組成一個通用硬件平臺,通過調用不同的軟件來擴展或組成各種功能的儀器或系統。一臺儀器大致可分解為三個部分:1)數據的采集;2)數據的分析與處理;3)存儲、顯示或輸出。傳統的儀器是由廠家將上述三類功能部件根據儀器功能按固定的方式組建,一般一種儀器只有一種或數種功能。而現代儀器則是將具有上述一種或多種功能的通用硬件模塊組合起來,通過編制不同的軟件來構成任何一種儀器。
        2 儀器儀表設計的新方法   
        為了造應儀器儀表發展的新特點,各種新型的設計工具和設計方法不斷涌現。這里擇其具有代表性的二者加以介紹。 
        2.1 儀器儀表的虛擬化設計與LabVIEW圖形化發工具,電子儀器與計算機技術更深層次的結合產生了一種新的儀器模式:虛擬儀器(Virtual Instrument)。虛擬儀器是指在通用計算機上添加一層軟件和一些硬件模塊,使用戶操作這臺通用計算機就像操作一臺自己專門設計的儀器一樣。虛擬儀器技術強調軟件的作用,提出了“軟件就是儀器”的概念。它是電子測試與儀器領域中發展方興未艾的技術,特別適用于現代越來越復雜的測試系統。   
        NI公司的LabVIEW是一套專為數據采集與儀器控制、數據分析和數據表達而設計的圖形化編程軟件。它增強了用戶在標準的計算機上配以高效經濟的硬件設備來構建自己的儀器系統的能力。
         
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