数字化检测装置的主要形式简析

数字化检测装置主要有4种形式，即智能传感器、智能仪表、虚拟仪器和通用数字化检测系统。

（一）智能传感器

美国加州Janusz Bryzak认为，“智能传感器是内置有智能的传感装置”，智能传感器是将微加工（Micromachining）制造的硅基传感器与信号处理电路、微处理器集成在同一芯片上或封装在一起的器件。但集成制造的传感器并不都可以称为智能传感器，这取决于其内置的智能水平。

智能传感器的智能主要由信号调理、存储、自检与自诊断或输出处理实现。信号调理包括漂移补偿、灵敏度校准、非线性补偿、温度补偿等。例如，Lucas Nova Sensor公司生产的智能压力传感器，其压力敏感部分是微加工制造的硅压电装置。

智能传感器系统中的智能部分是数字信号处理器，可以进行温度补偿和校准，其修正系统由主控计算机下载并存储在电可擦除存储器EEPROM中。MOTOROLA公司则采用传感器与信号处理集成电路分别制造并封装在一起的方法，提高传感器设计制造的柔性和稳定性。

由传感器与信号调理电路集成而形成的智能传感器的智能是有限的，其自补偿、自校正功能也只能补偿传感器部分的漂移和非线性，但成本低廉，所以它是当前智能传感器的主要形式。

目前已将微处理器与传感器集成，形成高级智能传感器，实际上是微型智能仪器。例如，美国Sandia国家实验室开发的智能传感器集成了250个微传感器和微处理器，已形成了IC器件测试系统。

（二）智能仪表(www.xing528.com)

智能仪表是最早出现的数字化检测装置。1973年推出了第一批商品化智能仪器，如HP公司的1722A示波器，它的微处理机部分是用HP-55计算器改装的。早期的智能仪器都采用4位微处理器，如美国DANA公司的9000定时/计数器、Systron Douner公司的7115数字电压表等。1980年以后，逐渐采用8位微处理器构建智能仪器，如英国Solartron7055/7065型和Datron公司的1071型电压表采用MC6800微处理器。有些智能仪器还采用两个微处理器，如HP（惠普）公司的3455A型电压表具有两个微处理器，一个用于数据采集，另一个用于数据处理。

20世纪80年代以后，随着计算机科学技术的发展，仪器智能化不断发展，从小型智能电表、智能通用测试仪器发展到智能大型检测仪器与系统，出现了智能化轮廓仪、圆度仪以及三坐标测量机等。英国泰勒公司的表面轮廓仪，Talysurf 5采用三个微处理器，即5P、5L、5Z，使用电感式探头，可用于测定表面粗糙度、波度和轮廓波形，给出表面的粗糙度特征值以及表征表面特性的特征值，如表征表面轮廓对中线的对称性的偏度、轮廓微观不平度的平均间距和轮廓的支撑长度率等。仪器还可提供多种图形输出（原始轮廓、滤波后的粗糖度轮廓曲线和波度轮廓曲线以及承载曲线等）。

（三）虚拟仪器

虚拟仪器是以通用微型计算机的软、硬件资源为基础，采用插入通用功能板的方式构建的专用仪器。它更像是“定制式”仪器或组装式仪器，由用户或代理商根据检测需要，选择功能板和专用机箱组合成仪器，并利用专用图形编程软件生成仪器面板及逻辑控制，完成仪器的开发过程，从而缩短了仪器开发时间，增加了检测仪器的柔性和可用性。

虚拟仪器的智能化主要体现在功能板的设计及软件开发中。目前，虚拟仪器的功能板已经具有了智能仪器通常具有的零点补偿、自校准等功能，但在高级人工智能实现方面还有较大的困难，其智能化水平与用户的水平关系很大。

（四）通用数字化检测系统

这种检测系统不采用嵌入式微处理器，而采用通用的微型计算机构建检测系统，实现数据采集与处理，并可以与其他控制和执行系统组合，组成智能测控系统。