第一篇：智能儀器點題知識點

智能儀器的組成：由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分主要包括主機電路、模擬量輸入/輸出通道、人機聯(lián)系部件與接口電路、標準通信接口電路等部分。

智能儀器的特點：⒈智能儀器功能多樣化；⒉智能儀器系統(tǒng)的集成化、模塊化；⒊智能儀器構成的柔性化；⒋智能儀器的網(wǎng)絡化；⒌智能儀器的可視化

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成框圖：傳感器→信號調理電路→采樣保持器S/H→A/D轉換器→微機系統(tǒng)

連續(xù)信號頻率：ωs≥2ωm wm為連續(xù)信號所含最高頻率分量的角頻率。

為什么樣用采樣/保持？模擬信號進行A/D轉換時，從啟動轉換到轉換結束輸出數(shù)字量要一定的轉換時間，在這個轉換時間內(nèi)，模擬信號要基本保持不變，否則轉換精度沒有保證，特別當輸入信號頻率較高時，會造成很大的轉換誤差，要防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在A/D轉換開始時將輸入信號的電平保持住而在A/D轉換結束后又能跟蹤輸入信號的變化，能完成這種功能的器件叫做采樣/保持器，其在保持階段相當于一個“模擬信號”存儲器。

采樣/保持器的作用：是在規(guī)定的時刻接收輸入電壓并在輸出端保持該電壓值，直到下次采樣為止。

模擬量輸出信號：直流電流信號（遠距離傳送：抗干擾能力強，信號線電阻不會導致信號的損失）；直流電壓信號（傳輸給多個其他儀器：多用于控制顯示等場所）

模擬量輸出通道的組成：（1）D/A轉換器（2）多路模擬開關（3）采樣/保持器；D/A轉換器主要技術指標：①分辨率；②穩(wěn)定時間；③輸出電平；④ 輸入編碼評價智能儀器質量：準確度、可靠性和抗干擾性；

鍵盤接口設計的主要任務：判斷是否有鍵被按下；識別按鍵；消除抖動；處理同時按鍵；根據(jù)按下鍵的內(nèi)容執(zhí)行相應的操作。

非編碼式鍵盤接口：獨立式連接的非編碼式鍵盤；矩陣式鏈接的非編碼式鍵盤（掃描方法：定時掃描法，中斷掃描法）串行接口 GP-IB接口的24線包括：16跟信號線（8條雙向數(shù)據(jù)線、3條數(shù)據(jù)傳送控制線、5條接口控制線）和8條邏輯地線及屏蔽線

控制器的操作過程：①控制器檢測SRQ線，當其為低電平時，通過查詢確定請求服務的儀表②控制器的設置ATN為有效（低電平）③控制器發(fā)送X0100001，確定地址為1的儀表為聽者④控制器發(fā)送X1000010，確定地址為2的儀表為講者⑤控制器設置ATN為有效高電平⑥講者與聽者交換數(shù)據(jù)⑦控制器發(fā)出X0111111關閉聽者⑧控制器發(fā)出XL011111關閉講者

串行通信定義：指數(shù)據(jù)按位依次傳輸。串行通信中要求發(fā)送和接受雙方必須遵守統(tǒng)一的規(guī)定，這樣才能保證通信正常進行。

RS-232C是采用負邏輯來定義邏輯電平的。驅動的輸出電平為邏輯“0”：+5V～+15V，邏輯“1”：-15V～-5V；接收器的輸入檢測電平為：邏輯“0”：>+3V，邏輯“1”：<-3VMAX202芯片只需+5V電源供電，可提供TS-232C電平的發(fā)送器和接收器各兩個

RS-485串行總線標準的特點：①某一設備與其他設備的連接只需兩根導線②不能實行全雙工通信USB2.0速率：120~240MB/S

USB特點：使用方便；速度快；接口靈活；獨立供電；支持多媒體USB的數(shù)據(jù)流傳輸方式：等時傳輸方式；中斷傳輸方式；控制傳輸方式；批傳輸方式測量算法的定義：指直接與測量技術有關的算法重要算法問題：測量結果的非數(shù)值處理算法、測量結果的數(shù)值處理算法、兩層自動轉換與標度變換算法和多傳感器的信息融合算法排序是將一組“無序”的記錄序列調整為“有序”的記錄序列的過程常用的數(shù)字濾波法：限幅濾波；中位值濾波；算術平均濾波；遞推平均濾波；加權遞推平均濾波；一階慣性濾波；復合濾波法

修正系統(tǒng)誤差：利用誤差模型修正；通過曲線擬合修正；校準數(shù)據(jù)表修正法智能儀器的 主要功能：按照被測控對象的要求對測控對象進行測量后，根據(jù)一定的算法對其進行控制。測量的兩項基本指標：準確度和可靠性為什么要進行誤差的校準和自檢？對儀器的誤差進行校準可保證儀器具有規(guī)定的準確度，而對儀器的自檢可及時發(fā)現(xiàn)錯誤，使儀器可靠工作。儀器自檢的方式：開機自檢；周期性自檢；鍵控自檢；連續(xù)監(jiān)控；

故障檢測與診斷的目的：（1）能及時、正確的對各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，預防或消除故障，提高智能儀器運行的可靠性，安全性和有效性；（2）保證智能儀器發(fā)揮最大的設計能力，制定合理的檢測維修制度；（3）通過檢測監(jiān)視、故障分析。性能評估等為智能儀器的結構修改、優(yōu)化設計、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息。

故障檢測的任務：了解和掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括采用各種檢測、測量、監(jiān)視、分析和判別方法，結合系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀，考慮環(huán)境因素，對設備運行狀態(tài)做出報警，以便運行人員及時加以處理，并為設備的故障分析、性能評估、合理使用和安全工作提供信息和準備基礎數(shù)據(jù)。

故障診斷的任務：根據(jù)狀態(tài)檢測所獲得的信息，結合已知的結構特性和參數(shù)及環(huán)境條件，以及該設備的運行歷史，對設備可能要發(fā)生的或已發(fā)生的故障進行預報和分析、判斷，確定故障的性質、類別、程度、原因、部位，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及其后果，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展和消除故障的調整、維修和治理對策，并加以實施，最終使設備復原到正常狀態(tài)。

串模干擾定義：由外界條件引起的、疊加在被測電壓上的干擾信號，并通過測量儀器的輸入端與被測量信號儀器進入測量儀器而引起參量誤差。

抑制串模干擾的措施：（1）采用濾波器（2）選擇器件（3）對信號進行預處理（4）電磁屏蔽

共模干擾的定義：同時疊加在兩條被測信號線上的外界干擾信號，由于被測信號的地和儀器地之間不等點位，兩個“地 ”之間的電位差ECM就成為工模干擾源。

抑制共模干擾：利用雙端輸入的運算放大器作為輸入通道的前置放大器抑制工模干擾；利用隔離放大器、變壓器或光電耦合器將信號源和儀器隔離，使兩個地之間沒有直接的導通回路；利用浮地輸入雙層屏蔽放大器。

第二篇：智能儀器學習心得

《智能儀器》學習心得

首先，非常榮幸《智能儀器》這門課程由我們的周老師授課。現(xiàn)在我將學習這門課程的心得、所獲得的知識介紹如下。

隨著微型計算機及微電子技術在測試領域中的廣泛應用，儀器表在測量原理、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。在信息技術的高速發(fā)展和人工智能應用的推動下，智能儀器必將有更大的進展。測試儀器的智能化已是現(xiàn)代儀器發(fā)展的主流方向。因此，學習智能儀器的工作原理、掌握新技術和設計方法無疑是十分重要的。

了解教材的特點對我們學習的課程是相當關鍵的，所以我了解到本教材的特點是：

1、結構合理，章節(jié)安排、重點與難點分布符合教學要求，內(nèi)容系統(tǒng)、新穎、翔實，可教性和可實踐性強；

2、緊密結合科研實踐，融入了DSP、FPGA/CPLD、∑-△型24位A/D、USB接口、觸摸屏、條圖顯示、非線性決策濾波算法、智能傳感器、網(wǎng)絡儀器等當今智能儀器的先進技術；

3、較強了軟件設計方法、課測試性實踐、可靠性設計；

4、有利于授課教師靈活選材，可以選取不同章節(jié)，構成深度和學時有區(qū)別的課程；

5、通過附錄介紹了實驗設備和實驗項目，形成了完整的教學方案。

下面我就我們學到的知識做一個簡單的概況。

本書第一章概述，簡要介紹了儀器儀表的分類、重要性及智能儀器的發(fā)展概況，重點論述了智能儀器的概念、智能化層次、基本結構

與特點，綜述了推動智能儀器的發(fā)展的七方面主要介紹和智能儀器微型化技術。

第二章數(shù)據(jù)采集技術，介紹了集中式和分布式采集系統(tǒng)結構、模擬信號調理，重點論述了普通型和∑-△型A/D轉換器原理、接口技術，通過實例深入討論了采集系統(tǒng)設計、誤差分析等問題。智能儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡稱DAS，是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量進行采集、量化轉換成數(shù)字量后，以便有計算機進行存儲、處理、顯示或打印的裝置。傳統(tǒng)的A/D轉換技術在實現(xiàn)極高精度的A/D轉換時，在性能、代價等方面搜到了極限性的挑戰(zhàn)，而且由于難以與數(shù)字電路系統(tǒng)實現(xiàn)單片集成，因而不適應VL-SI技術的發(fā)展。近年來∑-△型A/D轉換器以其分辨率高、線性度好、成本低等特點得到越來越廣泛的應用，特別是在既有模擬又有數(shù)字的混合信號處理場合更是如此。過采樣∑-△型A/D轉換器由于采用了過采樣技術和∑-△調制技術，增加了系統(tǒng)總數(shù)字的電路的比例，減少了模擬電路的比例，并且易于與數(shù)字系統(tǒng)實現(xiàn)單片集成，因而能夠以較低成本實現(xiàn)高精度的A/D轉換器，適應了VLSI技術發(fā)展的要求。過采樣技術使得量化噪音功率平均分配到更寬的頻帶范圍中，從而減低了基帶內(nèi)的量化噪聲功率。∑-△型A/D轉換器一很低的采樣分辨率和很高的才藝速率將模擬信號數(shù)字化，通過使用過采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波等方法增加有效分辨率，然后對A/D轉換器輸出進行采樣抽取處理以降低有效采樣速率。

第三章人機對話與數(shù)據(jù)通信，既介紹鍵盤、LCD顯示、RS-232C

標準串行總線通信等基本信息，又重點增加了條圖顯示、觸摸屏、USB通用串行總線、PTR系列模塊和基于移動通信網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?nèi)容。

測量精度和可靠性是儀器的重要指標。所以第四章，主要介紹了基本數(shù)據(jù)的處理算法，重點講述克服隨機誤差的數(shù)字濾波算法和消除系統(tǒng)誤差的幾種校正算法，簡要介紹了標度變換。引入數(shù)據(jù)處理算法后，使許多原來考硬件電路難以實現(xiàn)的信號處理問題得以解決，從而克服和彌補了包括傳感器在內(nèi)的各個測量環(huán)節(jié)中硬件本身的缺陷或弱點，提高了儀器的綜合性能。

高級智能儀器是應用了人工智能的力量、方法和技術，具有擬人智能特性或功能的一起。為了實現(xiàn)這種特性或功能，智能儀器中一般都使用嵌入微處理器的片上系統(tǒng)芯片、數(shù)字信號處理及專用信號處理電路，一起內(nèi)部帶有處理能力很強的智能軟件。儀器儀表一不再是簡單是硬件實體，而是硬件、軟件相結合，軟件決定儀器智能高低的新型儀器。軟件設計成為智能儀器設計中工作量大任務最繁重、最復雜的工作。因此，只有按照軟件工程的思想，掌握軟件的設計方法，才能夠高效率、高質量地完成智能儀器軟件設計的任務。第五章軟件設計，在介紹軟件工程方法的基礎上，重點論述基于裸機和嵌入式操作系統(tǒng)的軟件設計方法，對軟件測試問題作了討論，新增加軟件文檔、監(jiān)控程序設計等內(nèi)容。

可靠性和抗干擾能力是評價儀器系統(tǒng)質量優(yōu)劣的重要技術指標。第六章可靠性設計與干擾技術，介紹了可靠性基本的知識，重點論述

硬件和軟件可靠性設計方法與技術，對一直電磁干擾的主要技術措施進行了較詳細的分析。

第七章可測性設計，介紹了可測試性的基本知識、測試性通用設計原則和機內(nèi)測試技術——BIT，結合RAM測試、A/D與D/A測試實例，討論了可測試性設計方法。可測試性是系統(tǒng)和設備的一種便于測試和診斷的重要設計特性，對各種復雜系統(tǒng)尤其是對電子系統(tǒng)和設備的維修性、可靠性和可用性有很大影響。可測試性設計要求在設計研制過程中使系統(tǒng)具有自檢測和為診斷提高方便的設計特性。具有良好的可測試性的系統(tǒng)和設備，可用及時、快速、準確地檢測與隔離故障，提高執(zhí)行任務的可靠性與安全性，縮短故障檢測與看來時間，進而減少維修時間，提高系統(tǒng)可用性，降低系統(tǒng)的使用維護費用。

第八章智能儀器設計實例，論述了智能儀器的設計原則和研制步驟，比較完整地給出了基于單片機和DSP研制的兩種儀器實例。

第九章智能儀器的新發(fā)展，簡要介紹了虛擬儀器的特點、體系結構、硬件和軟件及應用，從基于Web的虛擬儀器、嵌入internet的網(wǎng)絡話智能傳感器和IEEE1451標準等方面討論了網(wǎng)絡話儀器。

以上是我對我們課程每一章學習到的知識的一些概況。我也認識到只是在我們的課堂要學好一門課程是不夠的，要把知識學通、學精，還是需要我們花大量的精力、時間繼續(xù)努力的。所以，我會努力的！

第三篇：智能儀器實習報告

智能儀器實習報告

課題名稱 虛擬數(shù)字電壓表的設計 院（系）電氣工程與控制科學學院專 業(yè) 測控技術與儀器 姓 名 _____________ 學 號 _____________ 起止日期 2017/5/10-2017/5/18 指導教師 蔣 書 波

2017 年 5 月 18 日

一、實訓要求

在LabVIEW平臺下，掌握虛擬數(shù)字電壓表的前面板設計和框圖程序設計。了解被測信號的種類，保證電壓測量的精確度。

二、實訓目的

1、數(shù)字電壓表的功能。

2、虛擬數(shù)字電壓表的前面板設計。

3、虛擬數(shù)字電壓表的框圖程序設計。

4、軟件調試及誤差分析。

5、電壓測量值的存儲。

三、實驗原理

電壓是電路中常用的電信號，通過電壓測量，利用基本公式可以導出其他的參數(shù)。因此，電壓測量是其他許多電參數(shù)和非電參數(shù)量的基礎。測量電壓相當普及的一種測量儀表就是電壓表，但常用的是模擬電壓表。模擬電壓表根據(jù)檢波方式的不同。分為峰值電壓表、均值電壓表和平均值電壓表，它們都各自做成獨立的儀表。這樣，使用模擬電壓表進行交流電壓測量時，必須根據(jù)測量要求選擇儀表。另外，多數(shù)電壓表的表頭是按正弦交流有效值刻度的，而測量非正弦波時，必須經(jīng)過換算才能得到正確的測量結果，從而給實際工作帶來不便。

采用虛擬電壓表，可將表征交流電壓特征的峰值、平均值和有效值集中顯示在一塊面板上，測量時可根據(jù)波形在面板上選擇儀表，用戶僅通過面板指示值就能對測量結果進行分析比較，大大簡化了測量步驟

四、實驗內(nèi)容及說明

1、前面板的界面友好，操作方便。設計一個數(shù)據(jù)顯示窗口，一個交流/直流選擇按鈕，一個交流電壓測量多選框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一個直流電壓輸入框，一個啟動/停止測量按鈕，一個退出系統(tǒng)按鈕。

2、顯示窗口由三個部分構成，第一個為顯示電壓值的，第二個是顯示AC或DC的，第三個為顯示V或mV的。

3、交流/直流選擇按鈕用于選擇測量輸入信號的交流成分或者直流成分。

4、交流電壓測量多選框在（3）中交流選擇情況下可用，分別對應于電壓的有效值、峰值和平均值測量，以滿足不同場合下測量的需求。

5、直流電壓輸入值控制器在（3）中直流選擇情況下可用，可在其內(nèi)輸入任意直流電壓值，單位為V。

6、程序框圖由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲四個部分組成。作為虛擬數(shù)字電壓表來說，其交流電壓信號由Express VI 仿真信號生成。在數(shù)據(jù)處理中用到交、直流提取；有效值提取；峰值提取；平均值提取。

7、數(shù)據(jù)顯示主要用于顯示數(shù)值、AC/DC、V/mV，后面兩個布爾型指示器根據(jù)測量的不同、數(shù)值范圍的變化而發(fā)生變化。主程序包括一個while循環(huán)結構（用于控制啟動或者停止測量）和兩個case選擇結構（一個是進行峰值測量、有效值測量還是平均值測量，另一個是對測量結果是以V還是mV來表示）。

8、數(shù)據(jù)存儲，以文本或數(shù)據(jù)記錄形式，將電壓測量日期、測量時間、測量值、測量種類（交流/直流）、交流電壓測量選擇（若是直流電壓，此項為0）、電壓值的單位等有效信息，存儲到文件中。且此文件用文本處理軟件可方便瀏覽。

9、軟件調試中主要由以下幾種調試技術：

（1）找出錯誤：利用查看錯誤清單，點擊任何一個所列錯誤，再選用Find功能，則出錯的對象或窗口就會變成高亮。

（2）設置執(zhí)行程序高亮：這種執(zhí)行方式一般用于單步模式，來跟蹤框圖中的數(shù)據(jù)流動。

（3）VI程序的單步執(zhí)行：設置單步執(zhí)行模式，將要執(zhí)行的節(jié)點就會閃爍，指示將被執(zhí)行。在次點擊單步按鈕，程序將會變成連續(xù)方式。

（4）探針：利用工具模板中的探針工具，放置于某根連線上，用來指示當前數(shù)據(jù)上流動的數(shù)值。

（5）斷點：工具模板中的斷點工具，用探針或者單步方式查看數(shù)據(jù)，點擊希望設置或者清除斷點的地方。

10、對于虛擬數(shù)字電壓表來說，其誤差分析部分就可以省略了。而如果為實際數(shù)字電壓表的設計，需要多次重復測量某一電壓，考慮重復性和精確性。

五、設計思路

1、前面板的設計

前面板模擬真實電壓表的前面板，用于設置輸入數(shù)值和觀察輸出量。由于虛擬面板直接面向用戶，是虛擬電壓表控制軟件的核心。設計這部分時，主要考慮界面美觀、操作簡潔，用戶能通過面板上的各種按鈕、開關等控件來控制虛擬電壓表進行測量工作。根據(jù)傳統(tǒng)電壓表面板控件的功能，利用LabVIEW中的控制模板，分別在設計面板上放入模擬實際電壓表控件的數(shù)據(jù)顯示窗口，一個交流/直流選擇按鈕，一個交流電壓測量多選框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一個直流電壓輸入框，一個啟動/停止測量按鈕，一個退出系統(tǒng)按鈕

2、程序框圖的設計

（1）、數(shù)據(jù)采集部分

整個電壓表分為交流和直流兩個部分，為了方便交直流的選擇，此處采用一個case選擇結構作為交直流的切換。其中，直流電壓的輸入采用了一個double型的數(shù)值輸入控件，交流電壓的輸入采用了添加均勻噪聲的正弦仿真信號,如圖：

（2）、數(shù)據(jù)處理部分

數(shù)據(jù)處理過程中，在交流部分再次使用case選擇結構來選擇交流電壓峰值、平均值和有效值的輸出，此外還通過電壓值與數(shù)值1的比較來選擇電壓的單位為V還是Mv。

（3）、數(shù)據(jù)顯示部分

由于根據(jù)實驗要求輸出電壓值，在數(shù)據(jù)顯示部分只需要輸出電壓數(shù)值，提供單位V或者mV以及交流直流的顯示，比較簡單。

（4）、數(shù)據(jù)存儲部分

這部分首先創(chuàng)建文件，之后設計了一個連接字符串，將需要存儲的電壓值，電壓單位以及交直流說明連接起來，寫入文本。為了使存儲的數(shù)據(jù)簡單易懂，添加了存儲數(shù)據(jù)產(chǎn)生時間；為了使產(chǎn)生的文本美觀，使用了行結束符、制表符等來換行換列。

六、實訓感悟

通過這次實訓，我收獲了很多，一方面學習到了許多以前沒學過的專業(yè)知識與知識的應用，另一方面還提高了自己動手做項目的能力。本次實訓，是對我能力的進一步鍛煉，也是一種考驗。從中獲得的諸多收獲，也是很可貴的，是非常有意義的。在實訓中我學到了許多新的知識。是一個讓我把書本上的理論知識運用于實踐中的好機會，原來，學的時候感嘆學的內(nèi)容太難懂，現(xiàn)在想來，有些其實并不難，關鍵在于理解。在這次實訓中還鍛煉了我其他方面的能力，提高了我的綜合素質。首先，它鍛煉了我做項目的能力，提高了獨立思考問題、自己動手操作的能力，在工作的過程中，復習了以前學習過的知識，并掌握了一些應用知識的技巧等。

實訓過程中，我同時也深深的感覺到自己所學的知識的膚淺和在實踐運用中知識的匱乏，剛開始的一段時間里，對一些東西無從下手，茫然不知所措，這讓我感到非常的難過。在學校總以為自己學的不錯，一旦接觸到實踐，才發(fā)現(xiàn)自己知道的是多么少，這才真正領悟到學無止境的含義。平時在學習中不能夠透徹理解的知識，通過動手，會有更好的認知。我意識到自己的操作能力的不足，在理論上還存在很多缺陷。所以在以后的學習生活中，我會更加努力地加強理論聯(lián)系實踐的學習，在努力學好專業(yè)知識的同時努力加強自己的專業(yè)技能方面的能力，使自己的知識在實踐中不斷增長，在實踐中鍛煉自己，培養(yǎng)自己各方面的能力，不斷提高自己的能力。

第四篇：儀器分析知識點歸納

紅外光譜法

1.物質吸收紅外光的必要條件 ①分子的振動必須能與紅外輻射產(chǎn)生耦合作用，即分子振動時必須伴隨瞬時偶極矩的變化。②只有當照射分子的紅外輻射光子的能量與分子振動能級躍遷所需的能量相等，才能實現(xiàn)振動與輻射的耦合，從而使分子吸收紅外輻射能量產(chǎn)生振動能級的躍遷。即 △Ev＝Ev2－Ev1＝hυ。

2.紅外光譜法的缺點：①色散型儀器的分辨率低，靈敏度低，不適于弱輻射的研究。② 不能用于水溶液及含水物質的分析。③對某些物質不適用：如振動時無偶極矩變化的物質；左右旋光物質的IR譜相同；長鏈正烷烴類的IR譜近似等。復雜化合物的光譜極復雜，難以作出準確的結構判斷，往往需與其它方法配合。

3.紅外光譜的吸收峰：①泛頻峰：倍頻、合（組）頻峰。②倍頻峰：由基態(tài)（v=0）躍遷到v=2，3，4，?激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的。③合頻峰：在兩個以上基頻峰波數(shù)之和或差處出現(xiàn)的吸收峰。

4.簡正振動：把多原子分子的振動分解成許多簡單的基本振動。簡正振動的特點：① 振動的運動狀態(tài)可以用空間自由度（空間三維坐標）來表示，體系中的每一質點（原子）都具有三個空間自由度。② 分子的質心在振動過程中保持不變，分子的整體不轉動。③ 每個原子都在其平衡位置上作簡諧振動，其振動頻率及位相都相同，即每個原子都在同一瞬間通過其平衡位置，又在同一時間到達最大的振動位移。④ 分子中任何一個復雜振動都可以看成這些簡正振動的線性組合。

5.影響吸收峰強度的因素① 振動能級的躍遷幾率和振動過程中偶極距的變化是影響紅外吸收峰強度的兩個主要因素，基頻吸收帶一般較強，而倍頻吸收帶較弱。② 基頻振動過程中偶極矩的變化越大，其對應的峰強度也越大；振動的對稱性越高（即化學鍵兩端連接的原子的電負性相差越小），振動中分子偶極矩變化越小，譜帶強度也就越弱。因而，一般來說極性較強的基團振動吸收強度較大，極性較弱的基團振動吸收較弱。③ 一般來說，反對稱伸縮振動的強度大于對稱伸縮振動的強度，伸縮振動的強度大于變形振動的強度。6.傅里葉變換紅外分光光度計的特點（1）多路優(yōu)點 導致其掃描速度較色散型快數(shù)百倍，有利于光譜快速記錄，使FI-IR特別適用于與GC、HPLC聯(lián)用，也可用來觀測瞬時反應。（2）輻射通量大 導致高靈敏度，檢出限達10-9~10-12g；特別適用于測量弱信號光譜，且對研究催化劑表面的化學吸附物具有很大的潛力。（3）波數(shù)準確度高

波數(shù)精度可達0.01cm-1。（4）雜散光低 在整個光譜范圍內(nèi)雜散光低于0.3%。（5）可研究很寬的光譜范圍 1000~10cm-1，這對測定無機化合物和金屬有機化合物十分有利。（6）具有高的分辨能力 一般達0.1cm-1，甚至可達0.05cm-1，可以研究因振動和轉動吸收帶重疊而導致的氣體混合物的復雜光譜。（7）FT-IR適用于微少試樣研究。紫外可見分光光度法 1.朗伯比耳定律的局限性（1）比耳定律本身的局限性:Ⅰ所有的吸光質點之間不發(fā)生相互作用.Ⅱ比耳定律只適用于稀溶液（<0.01 mol/L）.（2）化學偏離:主要是指分析物質涉及到任何平衡反應時，如分析物質與溶劑發(fā)生締合、離解及溶劑化反應，產(chǎn)生的生成物與被分析物質具有不同的吸收光譜，出現(xiàn)化學偏離。（3）非均相體系偏離:溶液必須是均相體系。膠體、乳膠、懸浮物、沉淀等非均相體系產(chǎn)生的光散射（4）儀器偏離:生色團：廣義地說，分子中可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團；嚴格地說，不飽和吸收中心。助色團：帶有非鍵電子對的基團（如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等），它們本身不能吸收大于200 nm的光，但是當它們與生色團相連時，會使其吸收帶的最大吸收波長λmax發(fā)生移動，并增加其吸收強度。紅移和紫移：在有機化合物中，常常因取代基的變更或溶劑的改變，使其吸收帶的最大吸收波長λmax發(fā)生移動。向長波方向移動稱為紅移；向短波方向移動稱為紫移。增色效應和減色效應：由于化合物的結構發(fā)生某些變化或外界因素的影響。使化合物的吸收強度增大的現(xiàn)象，叫增色效應；使吸收強度減小的現(xiàn)象，叫做減色效應。

2.有機化合物的紫外可見光譜 A.飽和烴及其取代衍生物 飽和烴分子中只含σ鍵，只有σ→σ*躍遷

飽和烴的取代衍生物的雜原子上存在n電子，可以產(chǎn)生n→σ*和σ→σ*躍遷。B.不飽和烴及共軛烯烴 不飽和烴類分子中含有σ和π鍵，可以產(chǎn)生σ→σ*和π→π*躍遷。C.羰基化合物 羰基化合物含有>C=O基團，可以產(chǎn)生n→σ*，n→π*和π→π*三個吸收帶。

3.溶劑對電子光譜的影響 π→π*躍遷譜帶紅移；n→π*躍遷譜帶紫移

在選擇測定電子吸收光譜曲線的溶劑時，注意：①盡量選用低極性溶劑；②能很好地溶解被測物，并且形成的溶液具有良好的化學和光化學穩(wěn)定性；③溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無明顯吸收。

4.光電倍增管優(yōu)點：高靈敏度；響應快；適于弱光測定，甚至對單一光子均可響應。缺點：熱發(fā)射強，因此暗電流大，需冷卻（-30oC)。不得置于強光(如日光)下，否則會永久損壞 PMT。硅二極管 特點：靈敏度介于真空管和倍增管之間

5.分光光度計的類型 ①單光束分光光度計優(yōu)點：儀器簡便、操作簡單、成本低 缺點：要求光源和檢測器有很高的穩(wěn)定性，定量分析結果誤差較大 ②雙光束分光光度計 ③雙波長分光光度計 特點：可以測定高濃度試樣，多組分混合試樣以及渾濁試樣。④多道分光光度計

6.分析條件的選擇 A．儀器測量條件 合適的吸光度范圍（調節(jié)待測物濃度、選用適當厚度的吸收池等）。入射光波長和狹縫寬度。B．反應條件的選擇 顯色劑用量；溶液酸度的選擇；顯色反應時間、溫度等

C．參比溶液的選擇 溶劑參比；試劑參比；試樣參比；平行操作溶液參比 D．干擾及消除方法 控制酸度；掩蔽劑；選擇適當分析波長；分離。

色譜分析調整保留時間t’R = tRVM。相對保留值?2,1 = t’R2/t’R分離因子? = t’R2/t’R1

保留因子k = ns / nm

峰面積的測量方法

峰高乘半峰寬法 A = 1.065 h Y1/2

峰高乘平均峰寬法 A = h(Y0.15+Y0.85)/2

氫火焰離子化檢測器是利用氫火焰作為電離源，使有機物電離，產(chǎn)生微電流而響應的質量型檢測器，簡稱氫焰檢測器。最常用的檢測器之一。特點：1.幾乎所有的有機物均有響應2.對烴類靈敏度高且與碳原子數(shù)成正比(10-12 g/s)3.線性范圍寬、結構較簡單、操作方便4.死體積幾乎為零，可直接與毛細管柱相聯(lián)5.需要三種氣源及流速控制系統(tǒng)。破壞性（對樣品）

電子俘獲檢測器(ECD)是以63Ni或氚作放射源的濃度型離子化檢測器。特點：1.靈敏度高：氣相色譜檢測器中靈敏度最高的一種(10-14 g/mL)2.選擇性高：只對具有電負性的化合物有響應（含鹵素、硫、磷、氮、氧的物質）3.應用廣泛：僅次于 TCD 和 FID

4.線性范圍較小：102--104

火焰光度檢測器（FPD)又稱硫磷檢測器。它是利用富氫火焰使含硫、磷雜原子的有機物分解、發(fā)光建立起來的檢測器。特點：1.對含硫、磷的化合物有高靈敏度和高選擇性。2.對硫為非線性響應。3.也可用于有機金屬化合物和其它雜原子化合物。

熱離子化檢測器(氮磷檢測器)是一種電離型檢測器(質量型）。特點：對氮磷化合物靈敏度高，選擇性好。專用于痕量氮磷化合物的檢測。

氣相色譜與質譜聯(lián)用（GC-MS)質譜法是靈敏度高、定性能力強的分析方法；色譜法是分離效率高、定量分析方便的分析方法。兩者聯(lián)用的優(yōu)勢：GC是MS的理想“進樣器”。（試樣經(jīng)色譜分離后，以純物質進入質譜）；MS是GC的理想“檢測器”。（不僅靈敏度高，而且可提供定性結果）。

固定液的要求：①揮發(fā)性小，在操作溫度下有較低蒸氣壓，以免流失。②熱穩(wěn)定好，在操作溫度下呈液態(tài)但不發(fā)生分解。③對試樣個組分有適當?shù)娜芙饽芰Α＂芫哂懈叩倪x擇性。⑤化學穩(wěn)定性好，不與被測物質起化學反應。

“相似相溶”原則選擇固定液：分離非極性物質：一般選用非極性固定液。分離極性物質：選用極性固定液。分離非極性和極性混合物：一般選用極性固定液。分離能形成氫鍵的試樣：一般選用極性或氫鍵型固定液。復雜的難分離物質：可選擇兩種或兩種以上的混合固定液。未知樣品：用幾種常用固定液試驗。

選擇柱溫的一般原則：①在使最難分離的組分有盡可能好的分離，且保留時間適宜，峰形對稱的前提下，采取適當?shù)偷闹鶞亍＂谥鶞夭荒芨哂诠潭ㄒ旱淖罡呤褂脺囟取＂壑鶞匾哂诠潭ㄒ旱娜埸c。氣相色譜流動相：對組分沒有親和力的惰性氣體，對分離選擇性幾乎無影響。

高效液相色譜流動相：可選用不同極性的液體。選擇余地大；對分離影響大（與組分或固定相均作用）。方法的局限性：成本高、環(huán)境污染、梯度洗脫操作復雜。缺少靈敏度高的通用型檢測器。復雜樣品分離，缺少總理論塔板數(shù)達數(shù)十萬的色譜柱。壓易分解或變性的生物樣品。

光電二極管陣列檢測器：可獲得三維色譜-光譜圖的檢測器；三維色譜-光譜圖：時間-波長-吸收值；波長范圍：19010-13 g/cm3)；稠環(huán)芳烴、甾族化合物、酶、氨基酸、維生素、色素、蛋白質等熒光物質。

示差折光檢測器：連續(xù)測定流出液折光指數(shù)的變化；通用型檢測器，但靈敏度較低（10-7 g/cm3)：反射式、偏轉式、干涉式。使用要點：流動相組成要恒定（變化值<10-6）；溫度恒定（樣品池與參比池的溫差 ±10-4 C)；壓力恒定（檢測池不耐壓）；流速穩(wěn)定（流量波動<5%）；不可用于梯度洗脫。

蒸發(fā)光散射檢測器：通用型檢測器。不需要衍生便可檢測任何不帶發(fā)色基團的化合物，比示差折光檢測器更佳的靈敏度及穩(wěn)定性。對溫度變化不敏感，可用于梯度洗脫，響應值與樣品質量有關，對所有樣品的檢測給出近乎一樣的響應因子。測定物質的純度和定量測定未知物。

電導檢測器：基于物質在某些介質中電離后所產(chǎn)生電導變化進行測定的檢測器。主要應用于離子色譜。受溫度影響較大。

保留機理：溶質分子和溶劑分子與吸附劑表面活性點的競爭。流動相對樣品的溶解能力。溶質分子的各種官能團與吸附劑表面活性點的分子間相互作用。

第五篇：智能儀器的發(fā)展

智能儀器的發(fā)展

微電子學和計算機等現(xiàn)代電子技術的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。微處理器在20世紀70年代初期問世不久，就被引進電子測量和儀器領域，所占比重在各項計算機應用領域中名列前茅。在這之后，隨著微處理器在體積小、功能強、價格低等方面的進一步發(fā)展，電子測量與儀器和計算機技術的結合就愈加緊密，形成了一種全新的微型計算機化儀器。由于這種微型計算機的電子儀器擁有多數(shù)據(jù)的存儲、運算、邏輯判斷、自動化操作及與外界通信的功能，具有一定的職能作用，因而被成為智能儀器，以區(qū)別于傳統(tǒng)的電子儀器。近年來，智能儀器已開始從較為成熟的數(shù)據(jù)處理向知識處理方面發(fā)展，并具有模糊判斷、故障判斷、容錯技術、傳感器融合、機件壽命預測能功能，使智能儀器向更高的層次發(fā)展。由于智能儀器一開始就顯示它強大的生命力，目前已成為儀器儀表發(fā)展的一個主導方向。并對自動控制、電子技術、國防工程、航天技術與科學試驗產(chǎn)生了極其深遠的影響。

智能儀器的軟件分為監(jiān)控程序和接口管理程序兩部分。監(jiān)控程序是面向儀器鍵盤和顯示器的管理程序，其內(nèi)容包括：通過鍵盤輸入命令和數(shù)據(jù)，以對儀器的功能、操作方式與工作參數(shù)進行設置；按照儀器設置的參數(shù)，對采集的數(shù)據(jù)進行相關的處理；以數(shù)字、字符、圖形等形式顯示測量結果、數(shù)據(jù)處理的結果及儀器的狀態(tài)信息。接口管理程序是面向通信接口的管理程序，其內(nèi)容是接收并分析來自通信接口總線的遠程命令，包括描述有關功能、操作方式與工作參數(shù)的代碼；進行有關的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理；通過通信接口送出儀器的測量結果、數(shù)據(jù)處理的結果及儀器的現(xiàn)行工作狀態(tài)信息。

智能儀器儀表是計算機科學、電子學、數(shù)字信號處理、人工智能等新興技術與傳統(tǒng)的儀器儀表技術的結合。作為智能儀器核心部件的單片機計算機技術是推動智能儀器儀表向小型化、多功能化、人工智能化方向發(fā)展的動力。

不管是在現(xiàn)在，還是在未來，我們相信智能儀器將會在國家建設、企業(yè)發(fā)展中將會發(fā)揮重要的作用，做一名測控技術與儀器專業(yè)的學生，學習和掌握各種智能儀器，對現(xiàn)在的學習，還是對未來就業(yè)等問題都會有非常重要的作用。