電爐儀器儀表的特點(diǎn)與設(shè)計

1　當(dāng)今儀器儀表的特點(diǎn) 

1.1　硬件功能軟件化 　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器的速度越來越快，價格越來越低，已被廣泛應(yīng)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(xiàn)。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(shù)很好地加以解決。數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展和高速數(shù)字信號處理器的廣泛采用，極大地增強(qiáng)了儀器的信號處理能力。數(shù)字濾波、FFT、相關(guān)、卷積等是信號處理的常用方法，其共同特點(diǎn)是，算法的主要運(yùn)算都是由迭代式的乘和加組成，這些運(yùn)算如果在通用微機(jī)上用軟件完成，運(yùn)算時間較長，而數(shù)字信號處理器通過硬件完成上述乘、加運(yùn)算，大大提高了儀器性能，推動了數(shù)字信號處理技術(shù)在儀器儀表領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

1.2集成化、模塊化 　　大規(guī)模集成電路LSI技術(shù)發(fā)展到今天，集成電路的密度越來越高，體積越來越小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能也越來越強(qiáng)大，從而大大提高了每個模塊進(jìn)而整個儀器系統(tǒng)的集成度。模塊化功能硬件是現(xiàn)代儀器儀表的一個強(qiáng)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(diào)用相應(yīng)的軟件來使用此硬件即可。

1.3　參數(shù)整定與修改實時化 　　隨著各種現(xiàn)場可編程器件和在線編程技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表的參數(shù)甚至結(jié)構(gòu)不必在設(shè)計時就確定，而是可以在儀器使用的現(xiàn)場實時置入和動態(tài)修改。

1.4　硬件平臺通用化　　現(xiàn)代儀器儀表強(qiáng)調(diào)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(diào)用不同的軟件來擴(kuò)展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)。一臺儀器大致可分解為三個部分：1)數(shù)據(jù)的采集；2)數(shù)據(jù)的分析與處理；3)存儲、顯示或輸出。傳統(tǒng)的儀器是由廠家將上述三類功能部件根據(jù)儀器功能按固定的方式組建，一般一種儀器只有一種或數(shù)種功能。而現(xiàn)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(gòu)成任何一種儀器。

2　儀器儀表設(shè)計的新方法 　　

為了造應(yīng)儀器儀表發(fā)展的新特點(diǎn)，各種新型的設(shè)計工具和設(shè)計方法不斷涌現(xiàn)。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(shè)計與LabVIEW圖形化發(fā)工具,電子儀器與計算機(jī)技術(shù)更深層次的結(jié)合產(chǎn)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(jī)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(jī)就像操作一臺自己專門設(shè)計的儀器一樣。虛擬儀器技術(shù)強(qiáng)調(diào)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(lǐng)域中發(fā)展方興未艾的技術(shù)，特別適用于現(xiàn)代越來越復(fù)雜的測試系統(tǒng)。 　　

NI公司的LabVIEW是一套專為數(shù)據(jù)采集與儀器控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)而設(shè)計的圖形化編程軟件。它增強(qiáng)了用戶在標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)上配以高效經(jīng)濟(jì)的硬件設(shè)備來構(gòu)建自己的儀器系統(tǒng)的能力。