智能传感器的研究综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化智能传感器的研究综述摘要：随着信息技术的发展，传感器也得到了日益广泛的应用。工业、农业、航空航天、军事国防，从陆地到海洋，从天空到太空，从各种复杂的工程系统到生活的衣食住行，几乎每一个现代化项目都离不开各种类型的传感器。本文通过了解智能传感器的概述，以及其在不同领域的广泛应用和发挥的重要作用，结合目前应用状况展望未来的发展前景。关键词：智能传感器；性能；应用1引言传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置[1]。它按照用途可分为温度传感器、速度传感器

2、、图形传感器、位置传感器等；按照检测原理可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器等[1]。在信息化社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发、采集、传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态，先进传感器必须具备数字化、智能化、微型化、多功能集成化和网络化等优良特征[2]。2智能传感器的概述关于智能传感器的定义，全球性的电气电子工程师学会（IEEE）有一个专门的定义：除产生一个被测量或被控量的正确表示之外，还同时具有简化换能器的

3、综合信息以用于网络环境的功能的传感器[3]。智能传感器是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化。3智能传感器与常规传感器的比较在探讨智能传感器之前，我们应当深入研究一下常规传感器，这会给我们理解智能传感器打下坚实的基础。首先，为了确保传感器能够有效地测量，通常必须对常规传感器进行标定，也就是说，传感器的输出必须符合某个预定的标准，这样它们

4、测得的数值才能真实地反映被测参数的值。其次，传感器的性能会随时间发生变化，这种现象称作漂移。再次，传感器会受工作环境的影响而发生变化。最后，大多数传感器都需要某种特殊的硬件—信号调理电路，这样才能用于监测或者控制的应用中。而且常规传感器通常需要在物理空间上靠近接收检测信号的控制和监控系统[4]。5对于智能传感器来说，工程设计师首先将传感器信号进行了数字化，即模-数转换或者称A/D转换，这一步极为关键。因为数字不会随时间而改变，并且也可以准确地和轻松地处理它们。其次，智能传感器运用了微处理器。由于传感器信号数字化，所以微处理器中的

5、运行软件能够灵活、快速的完成信息处理。一旦系统具有了智能，就可以自动完成标定，也可以通过纯数学的处理算法消除器件漂移，甚至还能通过定期监控环境条件并自动进行适当的调整来补偿环境变化[4]。不但灵活性提高了，而且节省了成本。下图1和2是两者的比较图：图1常规传感器图2智能传感器4智能传感器的应用4.1超声智能传感器超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法，和激光、涡流和红外测距方法相比，具有不受外界光及电磁场等因素影响的优点，在比较恶劣的环境中也具有一定的适应能力，且结构简单、成本低‘因此在工业控制、建筑测量、汽车倒车系统等方面

6、得到了广泛应用[5]5。超声智能传感器内有以微处理器为中心的数据处理电路，通过测量超声波从传感器到目标再返回所需要的时间，计算传感器到达目标的距离，传感器通过标准串行接口与PC机通信，用户可以通过图形化人机接口监视目标距离，还可以根据需要改变传感器的参数，这种传感器体积小，可以在过程监视和机器人中的测距。[6]4.2智能红外传感器这种传感器可用于模拟生物的眼睛。初级阶段模拟昆虫的眼睛，更进一步则用来模拟人的眼睛，随着神经网络技术的发展现已可进行“图样”识别和物体辨认。智能红外传感器可用于军事目标搜索，报警，跟踪，空间飞行和航空监

7、视系统，机器人和工业处理系统，环境监测和污染警告系统。它要进行滤波和其他信号处理，进行相关处理，从背景中提取有用和必要的数据。智能红外传感器今后的发展趋势是研制集成化的信号读出和处理电路，以便对信息滤波和提取进行时间和空间相关处理。它可和神经网络相结合，应用前景较为广阔，特别是机器人、运载工具制导和环境监测中已逐渐显示出了它的优越性[7]。下图3是只能红外传感器的原理图：图3智能红外传感器原理图4.3光电式智能压力传感器这种新型传感器采用了离子注入硅技术，在压差传感器上集成了静压和温度传感器，随时修正过程温度和静压引起的误差。因

8、此具有高可靠性、高稳定性、高精度、宽量程比、宽测量范围等优点。该类传感器普遍应用于电力、冶炼、石化、建筑、制药造纸、食品及烟草等行业[8]。4.4人工神经网络智能传感器人工神经网络是由大量基本元件—5神经元相互连接而成的。每个神经元的结构和功能比较简单，但大量神