《精密测控与系统》讲稿之智能传感器

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1、内蒙古工业大学课程讲稿用纸讲授内容教学设计∕备注智能式传感器0、传统的传感器技术不足传统的传感器技术已达到其技术极限。它的价格性能比不可能再有大的下降。它在以下几方面存在严重不足：①因结构尺寸大，而时间（频率）响应特性差；②输入—输出特性存在非线性，且随时间而漂移；③参数易受环境条件变化的影响而漂移；④信噪比低，易受噪声干扰；⑤存在交叉灵敏度，选择性、分辨率不高。与传统传感器相比，智能传感器的特点是：①精度高②高可靠性与高稳定性③高信噪比与高的分辨力④强的自适应性⑤低的价格性能比⑥超小型化，微功耗1、智能式传

2、感器的概述智能式传感器（Intelligentsensor或Smartsensor）自20世纪70年代初出现以来，随着微处理器技术的迅猛发展及测控系统自动化、智能化的发展，要求传感器准确度高、可靠性高、稳定性好，而且具备一定的数据处理能力，并能够自检、自校、自补偿。传统的传感器已不能满足这样的要求。另外，为制造高性能的传感器，光靠改进材料工艺也很困难，需要利用计算机技术与传感器技术相结合来弥补其性能的不足。计算机技术使传感器技术发生了巨大的变革，微处理器(或微计算机)和传感器相结合，产生了功能强大的智能式传感器。所谓智

3、能式传感器，就是一种带有微处理机的，兼有信息检测、信号处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。世界上第一个智能传感器是美国霍尼韦尔（Honeywell）公司在1983年开发的ST3000系列智能压力传感器。它具有的多参数传感（差压、静压和温度）与智能化的信号调理功能。10传感器与微处理机结合可以通过以下两个途径来实现：一是采用微处理机或微型计算机系统以强化和提高传统传感器的功能，即传感器与微处理机可分为两个独立部分，传感器的输出信号经处理和转化后由接口送到微处理机部分进行运算处理。这就是我们指的一般意义上的智能传感

4、器,又称传感器的智能化。二是借助于半导体技术把传感器部分与信号预处理电路、输入输出接口、微处理器等制作在同一块芯片上，即成为大规模集成电路智能传感器，简称集成智能传感器。集成智能传感器具有多功能、一体化、精度高、适宜于大批量生产、体积小和便于使用等优点，它是传感器发展的必然趋势，它的实现将取决于半导体集成化工艺水平的提高与发展。就目前来看，已有少数以组合形式出现的智能传感器作为产品投入市场，如美国Honeywell公司推出的DSTJ-3000型硅压阻式智能传感器,ParScientific公司的1000系列数字式石英智

5、能传感器。我国也着手智能传感器的开发与研究，主要是在现有使用的传感器中，采用先进的微处理机和微型计算机系统，使之完成第一类途径的智能化。智能传感器因其在功能、精度、可靠性上较普通传感器有很大提高，已经成为传感器研究开发的热点。近年来，随着传感器技术和微电子技术的发展，智能传感器技术也发展很快。发展高性能的以硅材料为主的各种智能传感器已成为必然。目前，关于智能传感器的中、英文称谓尚未完全统一。英国人将智能传感器称为“IntelligentSensor”；美国人则习惯于把智能传感器称作“SmartSensor”，直译就是“

6、灵巧的、聪明的传感器”。智能传感器可广泛用于工业、农业、商业、交通、环境监测、医疗卫生、军事科研、航空航天、现代办公设备和家用电器等领域。2、智能传感器的功能和构成无论是传感器的智能化，还是集成智能化传感器，都是带有微机的兼具检测信息和处理信息功能的传感器，可统称为智能式传感器。和传统的传感器相比，智能化传感器具有以下功能：①自补偿和计算功能•为传感器的温度飘移和非线性补偿开辟了道路。•所谓智能传感器，就是带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。需要指出，这里讲的“带微处理器”包含两种情况：（1）将传感器与微处

7、理器集成在一个芯片上构成所谓的“单片智能传感器”（2）传感器能够配微处理器。“传感器与微处理器赋予智能的结合，兼有信息检测与信息处理功能的传感器就是智能传感器(系统)”10即使传感器的加工不太精密，只要保证其重复性好，通过此功能也可获得较精确的测量结果•可进行统计处理，能够重新标定某个敏感元件②自诊断功能•对外部环境条件引起的工作不可靠或传感器内部故障造成的性能下降两方面均具自诊断功能。•直观、持续显示诊断结果和工作状态•提前报警，减少系统停机时间，提高生产效率③复合敏感功能•能进行多传感器多参数混合测量，进一步拓展其

8、检测与应用领域；•微处理器的介入，使其能更加方便地实时处理多种信号；④强大的通讯接口功能•备有数字式通信接口，可直接与其所属PC进行通信联络和交换信息；•信息管理程序简便，可对探测系统进行远距离控制或在锁定方式下工作；•也可将所测数据发送给远程用户。⑤掉电保护功能•由于微型机的RAM（随机存取存储器）的内部数据在掉电时会自动消失，