测量仪器主要由数据采集、数据分析和数据显示3 部分组成。在虚拟现实系统中，数据分析和数据显示完全用PC 软件来完成。只要提供一定的数据采集硬件(通常为各种基础传感器)，就可以与PC 组成测量仪器。这种基于PC 的测量仪器称为虚拟仪器，其组成框图如图10-14 所示。

图10-14　虚拟仪器的组成框图

在虚拟仪器中，使用同一个硬件系统。只要应用不同的软件编程，就可得到功能完全不同的测量仪器。可见，软件系统是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”。

在传统的智能仪器中，主要采用了某种计算机技术，而虚拟仪器则强调在通用的计算机技术中融入仪器技术。作为虚拟仪器核心的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性，能为用户带来极大的利益，具有传统的智能仪器所无法比拟的应用前景和市场。虚拟仪器功能设计的主要基础是它的软件，仪器仪表工作者需要以信息技术和网络技术来指导仪器仪表的设计与应用。

1. 模糊洗衣机体验

模糊洗衣机是利用模糊推理与知识集成，模仿人的思维进行判断操作的一种全自动洗衣机。它利用了基本传感器和单片机实现了洗涤时间模糊化。具体来讲，将其模糊划分为5 个时间符号，送执行器执行洗涤。模糊洗衣机洗涤时间模糊化控制模块组成框图，如图10-15 所示。

图10-15　模糊洗衣机洗涤时间模糊化控制模块组成框图

只要将衣物放入洗衣机，打开电源后，洗衣机即可自动放水，并自动选择水位和洗涤时间进行洗涤。

实训内容：使用模糊洗衣机洗涤衣服、被单。感受模糊洗衣机的模糊控制功能，体会模糊传感器的用途。利用单片机知识，试编制单片机程序，按0 ～60 总数值取5 个中间平均数的方法，进行简单的洗涤时间模糊化。

2. 智能压阻压力传感器体验

智能压阻压力传感器组成框图，如图10-16 所示。其中作为主传感器的压阻压力传感器用于压力测量，温度传感器用于测量环境温度，以便进行温度误差修正，两个传感器的输出经前置放大器放大成0 ～5V 的电压信号送至多路转换器，多路转换器根据单片机发出的命令选择一路信号送到A/D 转换器，A/D 转换器将输入的模拟信号转换为数字信号送入单片机，单片机根据已编好的程序对压阻元件非线性和温度变化产生的测量误差进行修正。在工作环境温度变化为10 ～60℃的范围内，智能压阻压力传感器的测量准确度几乎保持不变。

图10-16　智能压阻压力传感器组成框图

制作印制电路板和编制单片机程序并完成下列工作。(www.daowen.com)

(1)装配该智能压阻压力传感器。

(2)将压阻压力传感器和温度传感器输出信号输入单片机，存入存储器。

(3)当压阻压力传感器不加压时，改变温度变化范围为10℃～60℃，将压阻压力传感器和温度传感器的输出信号输入单片机，存入存储器。

(4)当压阻压力传感器加压时，将压阻压力传感器和温度传感器的输出信号同时输入单片机，用存储器中的数据对压阻压力传感器输出信号进行修正。

(5)输出修正后的压力传感数据。

(6)改变温度变化范围为10℃～60℃，完成压阻压力传感器输出信号的全部修正工作。

(7)用该智能压阻压力传感器进行压力测量。

(1)什么是智能传感器? 它有什么样的功能?

(2)人的智能是如何实现的? 它的3 层结构分别是什么器官? 如何工作?

(3)智能传感器的3 种实现途径是什么? 试举例说明。

(4)为什么说“人的手指就是传感器与执行器合成的典型例子”? 利用气体、液体和固体的热胀冷缩，试设计几个传感器与执行器合成的器件。

(5)举一个计算型智能传感器的例子，画出组成框图，并解释计算型智能传感器的工作过程。

(6)试设计一个具有自学习能力的智能传感器，解释自学习过程。

(7)什么是多传感器融合? 什么是数据融合? 多传感器融合系统有什么作用?

(8)什么是模糊传感器? 如何通过温度基本传感器实现模糊温度符号输出?

(9)四旋翼飞行器为什么要配置多传感器融合? 配置了哪些传感器? 融合了哪些数据?