智能儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、1智能儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)智能儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)(1.0)一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的智能儀器是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)本科生必修的專業(yè)課，是全國高等學(xué)校儀器儀表類專業(yè)開設(shè)的主干課之一。隨著微型計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)在測(cè)試領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，儀器儀表在測(cè)量原理、準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、多種功能及自動(dòng)化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化，逐步形成了完全突破傳統(tǒng)概念的新一代儀器——智能儀器。儀器的智能化已是現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的主流方向。在信息技術(shù)的高速發(fā)展和人工智能應(yīng)用

2、的推動(dòng)下，智能儀器必將有更大的進(jìn)展。因此，學(xué)習(xí)智能儀器的工作原理、掌握新技術(shù)和設(shè)計(jì)方法無疑是十分重要的。通過智能儀器課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立儀器整機(jī)系統(tǒng)的概念，掌握智能儀器軟硬件相結(jié)合的基本工作原理、主要技術(shù)和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技術(shù)進(jìn)行儀器設(shè)計(jì)的能力，提高學(xué)生靈活性和創(chuàng)新（創(chuàng)造）意識(shí)。為達(dá)到本課程教學(xué)基本要求，主要單元教學(xué)內(nèi)容通過相應(yīng)的設(shè)計(jì)性或綜合性實(shí)驗(yàn)，才能加深理解并切實(shí)掌握所學(xué)的知識(shí)和技術(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題

3、，培養(yǎng)獨(dú)立開展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。綜合單元實(shí)驗(yàn)成果，形成較完整的儀器系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合集成設(shè)計(jì)能力和技術(shù)實(shí)現(xiàn)能力。二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置與任務(wù)二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置與任務(wù)根據(jù)課程教學(xué)要求，開設(shè)四個(gè)單元的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)共計(jì)16學(xué)時(shí)（另外需要學(xué)生按排計(jì)劃外16學(xué)時(shí)），課內(nèi)外緊密結(jié)合，才能保證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施。計(jì)劃安排見下表。智能儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置一覽表智能儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置一覽表學(xué)時(shí)分配學(xué)時(shí)分配序號(hào)序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)

4、目名稱實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類型類型內(nèi)外主要儀器主要儀器設(shè)備備注備注1儀用放大器和濾波電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)33萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器等進(jìn)入實(shí)驗(yàn)前自行完成原理圖設(shè)計(jì)2電壓信號(hào)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)性33微機(jī)、單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)生器、示波器等先期完成原理圖設(shè)計(jì)和編寫采集程序3鍵盤及LCD顯示設(shè)計(jì)性23微機(jī)、單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)先期完成原理設(shè)計(jì)、編寫程序4基本數(shù)據(jù)處理算法設(shè)計(jì)性23微機(jī)先期編寫算法程序，擬定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)5微機(jī)內(nèi)嵌式智能儀器綜合實(shí)驗(yàn)綜

5、合性44微機(jī)、單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)生器、示波器、溫度計(jì)等完成前四個(gè)實(shí)驗(yàn)并保留其軟硬件成果3智能儀器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目智能儀器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一儀用放大器和濾波電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)儀用放大器和濾波電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康姆糯笃骱蜑V波器是智能儀器數(shù)據(jù)采集通道非常重要的環(huán)節(jié)，在某種意義下成為影響儀器性能指標(biāo)的關(guān)鍵電路。通過本實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠根據(jù)被測(cè)對(duì)象或傳感器輸出信號(hào)的幅度大小、頻率范圍等特性，結(jié)合所設(shè)計(jì)儀器采集系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，運(yùn)用模擬電

6、子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)等課程所學(xué)的有關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)儀用放大器和抗混疊濾波器。2設(shè)計(jì)原理與任務(wù)設(shè)計(jì)原理與任務(wù)（1）儀用放大器是一種高性能的放大器，其對(duì)稱性結(jié)構(gòu)可同時(shí)滿足對(duì)放大器的抗共模干擾能力、輸入阻抗、閉環(huán)增益的時(shí)間和溫度穩(wěn)定性等不同的性能要求。儀用放大器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)如圖下圖所示，它由三個(gè)通用運(yùn)算放大器構(gòu)成，第一級(jí)為兩個(gè)對(duì)稱的同相放大器，第二級(jí)是一個(gè)差動(dòng)放大器。儀用放大器上下對(duì)稱，即圖中R1=R2，R4＝R6，R5＝R7。可以推出儀用放

7、大器閉環(huán)增益為：451)21(RRRRAGf???假設(shè)R4=R5，即第二級(jí)運(yùn)算放大器增益為1，則可以推出儀用放大器閉環(huán)增益為：)21(1GfRRA???由上式可知，通過調(diào)節(jié)電阻RG，可以很方便地改變儀用放大器的閉環(huán)增益。當(dāng)采用集成儀用放大器時(shí)，RG一般為外接電阻。目前，市場(chǎng)上可供選擇的儀用放大器較多，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)模擬信號(hào)調(diào)理通道的設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合儀用放大器的主要性能指標(biāo)確定具體的放大電路。（2）有源或無源RC濾波電路是常用