電爐儀器儀表的特點(diǎn)與設計

1　當今儀器儀表的特點(diǎn) 

1.1　硬件功能軟件化 　　隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器的速度越來(lái)越快，價(jià)格越來(lái)越低，已被廣泛應用于電爐儀器儀表中，使得一些實(shí)時(shí)性要求很高，原本由硬件完成的功能，可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現。甚至許多原來(lái)用硬件電路難以解訣或根本無(wú)法解決的問(wèn)題，也可以采用軟件技術(shù)很好地加以解決。數字信號處理技術(shù)的發(fā)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(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(shí)間較長(cháng)，而數字信號處理器通過(guò)硬件完成上述乘、加運算，大大提高了儀器性能，推動(dòng)了數字信號處理技術(shù)在儀器儀表領(lǐng)域的廣泛應用。

1.2集成化、模塊化 　　大規模集成電路LSI技術(shù)發(fā)展到今天，集成電路的密度越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，內部結構越來(lái)越復雜，功能也越來(lái)越強大，從而大大提高了每個(gè)模塊進(jìn)而整個(gè)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(gè)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(jiǎn)潔，比如在需要增加某種測試功能時(shí)，只需增加少量的模塊化功能硬件，再調用相應的軟件來(lái)使用此硬件即可。

1.3　參數整定與修改實(shí)時(shí)化 　　隨著(zhù)各種現場(chǎng)可編程器件和在線(xiàn)編程技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表的參數甚至結構不必在設計時(shí)就確定，而是可以在儀器使用的現場(chǎng)實(shí)時(shí)置入和動(dòng)態(tài)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(gè)或幾個(gè)帶共性的基本儀器硬件來(lái)組成一個(gè)通用硬件平臺，通過(guò)調用不同的軟件來(lái)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(gè)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(chǎng)家將上述三類(lèi)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(lái)，通過(guò)編制不同的軟件來(lái)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(fā)展的新特點(diǎn)，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(fā)工具,電子儀器與計算機技術(shù)更深層次的結合產(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上添加一層軟件和一些硬件模塊，使用戶(hù)操作這臺通用計算機就像操作一臺自己專(zhuān)門(mén)設計的儀器一樣。虛擬儀器技術(shù)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(lǐng)域中發(fā)展方興未艾的技術(shù)，特別適用于現代越來(lái)越復雜的測試系統。 　　

NI公司的LabVIEW是一套專(zhuān)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(hù)在標準的計算機上配以高效經(jīng)濟的硬件設備來(lái)構建自己的儀器系統的能力。