智能仪器的研制开发是一个较为复杂的过程。为完成仪器的功能,实现仪器的指标,提高研制效率,并能取得一定的研制效益,应遵循正确的设计原则、按照科学的研制步骤来开发智能仪器。
仪器可靠性是最突出也是最重要的,应采取各种措施提高仪器的可靠性,从而保证仪器能长时间稳定工作。
第一,硬件:仪器所用器件的质量和仪器结构工艺是影响可靠性的重要因素,故应合理选择元器件和采用在极限情况下进行试验的方法。所谓合理选择元器件是指在设计时对元器件的负载、速度、功耗、工作环境等技术参数应留有一定的余量,并对元器件进行老化和筛选。而极限情况下的试验是指在研制过程中,一台样机要承受低温、高温、冲击、振动、干扰、烟雾等试验,以保证其对环境的适应性。
第二,软件:采用模块化设计方法,不仅易于编程和调试,也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。同时,对软件进行全面测试也是检验错误排除故障的重要手段。
在硬件或软件设计时,把复杂的、难处理的问题,分为若干个较简单的、容易处理的问题,然后再一个个地加以解决。设计人员根据仪器功能和设计要求提出仪器设计的总任务,并绘制硬件和软件总框图(总体设计)。然后将任务分解成一批可独立表征的子任务,这些子任务还可以再向下分,直到每个低级的子任务足够简单,可以直接而且容易地实现为止。这些低级子任务可采用某些通用模块,并可作为单独的实体进行设计和调试,能够以最低的难度和最高的可靠性组成高一级的模块。
智能仪器的造价,取决于研制成本、生产成本、使用成本。设计时不应盲目追求复杂、高级的方案。在满足性能指标的前提下,应尽可能采用简单成熟的方案,意味着元器件少,开发、调试、生产方便,可靠性高。就第一台样机而言,主要的花费在于系统设计、调试和软件开发,样机的硬件成本不是考虑的主要因素。
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