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1、智能仪器研究所霞付岑明吕霞付，男，安徽六安人，1966 年 8 月出生，2002 年评为副教授，2007 年评为教授，硕士生导师，1999 年7月毕业于重庆大学生物医学工程专 业。研究领域或方向：检测技术与仪器仪表。主要从事工业测试仪表的开发研 究工作。科研工作：2002 年以来，参与国家自然科学基金项目和科技部中小企业 技术创新基金项目各一项，主持重庆市自然科学基金项目一项，主持企业 横向项目两项。发表学术论文15 篇：参编学术论著近两部。岑明，男，35 岁，系统分析员，副教授，博士，现任自动化教学部副主任。 主要从事信息融合与目标跟踪、识别方面的研究，发表该领域的相关论文 多篇，并参与某型
2、号光电跟踪设备的研制。目前主持一项重庆市市级项目， 作为主要研究人员参与两项国家 863 项目。承担本科“人工智能基础”、“系统仿真”与研究生“信息融合理论与技 术”课程的教学。郑太雄，男，1974 年生，博士，教授，重庆邮电大学学术带头人，机械教 学部副主任，画法几何及工程制图重点课程建设负责人，先后承担本科生 的现代工程图学、制图基础与计算机绘图和高级计算机辅助设计课程的主 讲及辅导工作和研究生课程多智能体系统及机器视觉与图像处理。主要研 究多机器人协同控制，机械制造及其自动化，汽车电子。先后参加 2 项 863 计划项目和多项省部级项目，主持3 项省部级项目，先后发表论文10 余篇 其中
3、5篇El、ISTP检索，合作完成教材2本、习题集1本。郑太雄蒋建春蒋建春，男，1975年3 月生，讲师，1998 年毕业于西华大学（原四川工业 学院），2003 年获工学硕士学位，重庆大学在读博士。现为重庆邮电大学 自动化学院教师。主要从事计算机控制、嵌入式系统、模式识别等方面的教学和科研工作。 先后承担了计算机控制系统、嵌入式系统控制、电力拖动系统控制、工程 图学等课程的主讲。现为自动化学院嵌入式系统控制首席教师，发表文章 10 多篇。曾参与“面向汽车电子控制的嵌入式系统开发平台及其应用”、 “汽车节气门控制软件及电控系统支撑技术开发”等 863 项目和“支持汽 车电子的嵌入式软件平台”等多
4、个省部级项目。汽车电子汽车电子汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电 子控制装置，包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统（车身电 子ECU）。汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐 性。用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件 组成的电控系统。汽车电子产品可分为两大类： 1. 汽车 1电子控制装置，包括动力总成控制、底盘和车 身电子控制、舒适和防盗系统。2.车载汽车电子装置，包括汽车信息系统（车载电脑）、 汽车胎压监测系统、导航系统、汽车视听娱乐系统、车载通信系统、车载网络等。现代汽车电子技术应用状况
5、在发动机上的应用：1 电子控制喷油装置在现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰，电控燃油喷射装 置因其性能优越而得到了日益普及。 电子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在 最佳状态，使其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和净化空气。经过实验并修 正得到发动机最佳工况时的供油控制规律、事先把这些客观规律编成程序存在微机的 存储器中，当发动机工作时，根据各传感器测得的空气流量、排气管中含氧量、进气 温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编好的运算程序进行运算、然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断再调整供油量。这样就能够使发动机一直处于最 优工作条件下运行，从而使发动机的综
6、合性能得到提高。2 电子点火装置（ESA ）它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来 的发动机各种参数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节，这样可以节约燃料， 减少空气污染。此外，新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断 操作等。一般认为，发动机电子控制装置的节能效果在 15%以上，而效果更明显的则 是在环境保护方面。除此之外，在发动机部分利用电子技术的内容还有：废气再循环（EGR）、怠速控制（ISC）、电动油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空 气喷射、发动机增压、油汽蒸发及系统自我诊断功能等，它们在不同的车型上都或多 或少地
7、被应用。电子技术在底盘上的应用：1 电控自动变速器（ECAT）ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的 各种参数，经过计算机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置，从而实现变速器换 挡的最佳控制，即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。它的优点是加速性能好、灵敏度 高、能准确地反映行驶负荷和道路条件等。传动系统的电子控制装置，能自动适应瞬 时工况变化，保持发动机以尽可能低的转速工作。电子气动换挡装置是利用电子装置 取代机械换挡杆及其与变速机构间的连接，并通过电磁阀及气动伺服阀汽缸来执行。 它不仅能明显地简化汽车操纵，而且能实现最佳的行驶动力性和安全性。2 防抱死制动系统（
8、ABS ）该系统是一种开发时间最长、推广应用最为迅速的重要的安全性部件。它通过控 制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率（15-20% ），从而使汽车在各种路面上制动时，车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附 着系数，以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全的工况，提咼汽 车的操纵稳定性和安全性，减小制动距离。 驱动防滑系统（ASR）也叫做牵引力控制 系统（TCS或TRC ），是ABS的完善和补充，它可以防止起动和加速时的驱动轮打滑， 既有助于提高汽车加速时的牵引性能，又能改善其操作稳定性。3 电子转向助力系统电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的
9、液压助力缸、用蓄电池和电动机提供动力。这种微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系统比起来具有部件少、 体积小、重量轻的特点，最优化的转向作用力、转向回正特性，提高了汽车的转向能 力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。4 适时调节的自适应悬挂系统自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动地适时调节悬架弹簧的刚度和 减震器的阻尼特性，以适应当时的负荷，保持悬挂的既定高度。这样就能够极大地改 进车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。5常速巡行自动控制系统（CCS ）在高速长途行驶时，可采用常速巡行 自动控制系统，恒速行驶装置将根据行车阻 力自动调整节气门开度，驾驶员
10、不必经常踏油门以调整车速。若遇爬坡，车速有下降 趋势，微机控制系统则自动加大节气门开度；在下坡时，又自动关小节气门开度，以 调节发动机功率达到一定的转速。当驾驶员换低速挡或制动时，这种控制系统则会自 动断开。随着世界各大汽车产家对汽车安全问题的高度重视，安全气囊系统、行驶动力学调节系统（FDR或VDC ）、防撞系统、安全带控制、照相控制等方面已大量采用了电 子新技术。智能仪器智能仪器的定义：智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有 对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、 功能强、功耗低等优势，迅速地在家用
11、电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应 用。1、智能仪器的工作原理传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号,经滤波去除干扰后送入多路模拟开 关：由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A/D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设 定的初值进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的结果被转换为相应的 数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM（闪速存储器）或E?2PR0M（电可擦除存贮器）内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制 要求，输出相应的控制信号（如报警装置触发、继电器触点等）。此外，智
12、能仪器还可 以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通 过串行通信将信息传输给上位机 PC机，由PC机进行全局管理。2、智能仪器的功能特点随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至 A/D、D/A转换器等电路在一块芯片上的超大规模 集成电路芯片（即单片机）出现了。以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结 合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。与传统仪器仪表相比，智能仪器具有以下功能特点： 操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数 据的采集、传输与
13、处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量 过程的全部自动化。 具有自测功能，包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量 程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以 在仪器启动时运行，同时也可在仪器工作中运行，极大地方便了仪器的维护。 具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片 机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以 用软件非常灵活地加以解决。例如，传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、 电流等，而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量，而且还具有对测量结果进行诸 如零点
14、平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能，不仅使用户从繁 重的数据处理中解放出来，也有效地提高了仪器的测量精度。 具有友好的人机对话能力。智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操 作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪器还通过 显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员， 使仪器的操作更加方便直观。 具有可程控操作能力。一般智能仪器都配有 GPIB、RS232C、RS485等标准的 通信接口，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动 测量系统，来完成更复杂的测试任务。3、智能仪器的发展概况80年代
15、，微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，测量系统常通过IEEE 488总线连接。不同于传统独立仪器模式的个人仪器得到了发展等。90年代，仪器仪表的智能化突出表现在以下几个方面： 微电子技术的进步更深刻 地影响仪器仪表的设计；DSP芯片的问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强； 微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍； VXI总线得到广泛的应用。近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样 智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行 程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字PID和各
16、种复杂控制规律的智能式调 节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。国际上智能测量仪表更是品种繁多，例如，美国HONEYWELL公司生产的 DSTJ-3000系列智能变送器，能进行差压值状态的复合测量，可对变送器本体的温度、 静压等实现自动补偿，其精度可达到 0.1%FS ；美国RACA-DANA公司的9303型超 高电平表，利用微处理器消除电流流经电阻所产生的热噪声，测量电平可低达-77dB；美国FLUKE公司生产的超级多功能校准器 5520A，内部采用了 3个微处理器，其短 期稳定性达到1ppm，线性度可达到0.5ppm ；美国FOXBORO公司生产的数字化自整 定调节器，采用了专家系统技术，能够像有经
