智能儀器實驗指導

1、1智能儀器實驗指導智能儀器實驗指導(1.0)一、實驗教學目的一、實驗教學目的智能儀器是測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科生必修的專業(yè)課，是全國高等學校儀器儀表類專業(yè)開設的主干課之一。隨著微型計算機及微電子技術(shù)在測試領(lǐng)域中的廣泛應用，儀器儀表在測量原理、準確度、靈敏度、可靠性、多種功能及自動化水平等方面都發(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)展和人工智能應用

2、的推動下，智能儀器必將有更大的進展。因此，學習智能儀器的工作原理、掌握新技術(shù)和設計方法無疑是十分重要的。通過智能儀器課程的學習，使學生建立儀器整機系統(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)和設計方法，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識與技術(shù)進行儀器設計的能力，提高學生靈活性和創(chuàng)新（創(chuàng)造）意識。為達到本課程教學基本要求，主要單元教學內(nèi)容通過相應的設計性或綜合性實驗，才能加深理解并切實掌握所學的知識和技術(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決實驗中出現(xiàn)的問題

3、，培養(yǎng)獨立開展設計實驗的能力，積累實踐經(jīng)驗。綜合單元實驗成果，形成較完整的儀器系統(tǒng)，培養(yǎng)學生的綜合集成設計能力和技術(shù)實現(xiàn)能力。二、實驗教學項目設置與任務二、實驗教學項目設置與任務根據(jù)課程教學要求，開設四個單元的設計性實驗和一個綜合性實驗共計16學時（另外需要學生按排計劃外16學時），課內(nèi)外緊密結(jié)合，才能保證實驗項目實施。計劃安排見下表。智能儀器實驗教學項目設置一覽表智能儀器實驗教學項目設置一覽表學時分配學時分配序號序號實驗項目名稱實驗項

4、目名稱實驗實驗類型類型內(nèi)外主要儀器主要儀器設備備注備注1儀用放大器和濾波電路設計與實現(xiàn)設計性實驗33萬用表、示波器、信號發(fā)生器等進入實驗前自行完成原理圖設計2電壓信號數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)設計與實現(xiàn)設計性33微機、單片機開發(fā)系統(tǒng)、信號發(fā)生器、示波器等先期完成原理圖設計和編寫采集程序3鍵盤及LCD顯示設計性23微機、單片機開發(fā)系統(tǒng)先期完成原理設計、編寫程序4基本數(shù)據(jù)處理算法設計性23微機先期編寫算法程序，擬定實驗數(shù)據(jù)5微機內(nèi)嵌式智能儀器綜合實驗綜

5、合性44微機、單片機開發(fā)系統(tǒng)、信號發(fā)生器、示波器、溫度計等完成前四個實驗并保留其軟硬件成果3智能儀器實驗項目智能儀器實驗項目實驗項目一實驗項目一儀用放大器和濾波電路設計與實現(xiàn)儀用放大器和濾波電路設計與實現(xiàn)1實驗目的實驗目的放大器和濾波器是智能儀器數(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的關(guān)鍵電路。通過本實驗，使學生能夠根據(jù)被測對象或傳感器輸出信號的幅度大小、頻率范圍等特性，結(jié)合所設計儀器采集系統(tǒng)的技術(shù)指標，運用模擬電

6、子技術(shù)、信號與系統(tǒng)等課程所學的有關(guān)知識，設計并實現(xiàn)儀用放大器和抗混疊濾波器。2設計原理與任務設計原理與任務（1）儀用放大器是一種高性能的放大器，其對稱性結(jié)構(gòu)可同時滿足對放大器的抗共模干擾能力、輸入阻抗、閉環(huán)增益的時間和溫度穩(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，它由三個通用運算放大器構(gòu)成，第一級為兩個對稱的同相放大器，第二級是一個差動放大器。儀用放大器上下對稱，即圖中R1=R2，R4＝R6，R5＝R7?？梢酝瞥鰞x用放

7、大器閉環(huán)增益為：451)21(RRRRAGf???假設R4=R5，即第二級運算放大器增益為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。當采用集成儀用放大器時，RG一般為外接電阻。目前，市場上可供選擇的儀用放大器較多，在實際的設計過程中，可根據(jù)模擬信號調(diào)理通道的設計要求，并結(jié)合儀用放大器的主要性能指標確定具體的放大電路。（2）有源或無源RC濾波電路是常用