第十一章智能式传感器

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1、2010级微电子专业敏感材料与传感器时间：2012-11-710:20-12:20地点：西二508（100）510（50）第十一章智能传感器智能传感器的催生因素准确度、稳定性和可靠性是传感器要素；长期的研究工作集中在传统传感器的硬件上,包括：开发新敏感材料；改进生产工艺；线性、温度、稳定性补偿电路；但收效有限。现代自动化系统要求精度要求提高；智能水平、远程可维护性要求提高；准确度、稳定性、可靠性和互换性提高；新的加工工艺水平。11.1智能传感器的定义11.2智能传感器的功能11.3智能传

2、感器结构11.4智能传感器的特点11.5智能传感器实现技术方法11.6智能传感器发展及应用11.1智能传感器的定义11.1.1智能传感器的定义: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“灵巧的、聪明的传感器”.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。11.1.2智能传感器的两种型式智能传感器包括传感器的智能化和智能传感器两种主要形式。1

3、.传感器的智能化是指采用微处理器或微型计算机系统来扩展和提高传统传感器的功能，传感器与微处理器可为两个分立的功能单元。传感器的输出信号经放大调理和转换后由接口送入微处理器进行处理。2.集成智能传感器是指借助于半导体技术将传感器部分与信号放大调理电路、接口电路和微处理器等制作在同一块芯片上，因此也可称为集成智能传感器。集成智能传感器具有多功能、一体化、集成度高。体积小、适宜大批量生产、使用方便等优点，它是传感器发展的必然趋势，它的发展将取决于半导体集成化工艺水平的进步与提高。目前广泛使用的智能式传感器，主

4、要是通过传感器的智能化来实现的。不过也有相当数量的集成智能传感器产品出现，其中以美国的霍尼韦尔公司（Honeywell）为典型代表。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。该公司还相继开发出ST3000等系列的新产品，使之功能进一步完善。目前，ST3000系列智能压力传感器在全世界已大量销量，深受广大用户的青睐。近几年来，人们还提出了智能结构的概念，也就是将传感元件、致动

5、元件以及微处理器集成于基底材料中，使材料或结构具有自感知、自诊断、自适应的智能能力。智能结构涉及到传感技术、控制技术、人工智能、信息处理和材料学等多种学科与技术，是当今国内外竞相研究开发的跨世纪前沿科技。11.2智能传感器的功能（1）具有自校准和自诊断功能。智能传感器不仅能自动检测各种被测参数，还能进行自动调零、自动调平衡、自动校准，某些智能传感器还能自标定功能普通传感器定期拆卸检验和标定普通在线传感器异常不能及时诊断智能传感器上电自诊断、设定条件自诊断利用EEPROM中的计量特性数据自校

6、正11.2智能传感器的功能（2）具有数据存储、逻辑判断和信息处理功能，能对被测量进行信号调理或信号处理（包括对信号进行预处理、线性化，或对温度、静压力等参数进行自动补偿等）。只要能保证传感器的重复性好，就可以：温度漂移补偿；非线性补偿；零位补偿；间接量计算。11.2智能传感器的功能（3）具有组态功能，使用灵活。在智能传感器系统中可设置多种模块化的硬件和软件，用户可通过微处理器发出指令，改变智能传感器的硬件模块和软件模块的组合状态，完成不同的测量功能。11.2智能传感器的功能（4）具有双

7、向通信功能，能直接与微处理器或单片机通信。用通信网络以数字形式实现传感器测试数据的双向通信，是智能传感器的关键标志之一；利用双向通信网络，可设置智能传感器的增益、补偿参数、内检参数，并输出测试数据。11.3智能传感器结构一个或多个敏感器件；微处理器或微控制器；非易失性可擦写存储器；双向数据通信的接口；模拟量输出接口(可选)；高效的电源模块。11.3智能传感器结构从构成上看，智能传感器是一个典型的以微处理器为核心的计算机检测系统。键盘压力放大器多传感器路转A单换/片温度放大器器

8、D机显示器传感器扩展智能压阻压力传感器组成框图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敏感元件传输线存储器运算器电源和驱动Si基片单片智能传感器11.4智能传感器的特点11.4.1高精度智能传感器采用自调零、自补偿、自校准等多项新技术，能达到高精度指标。美国BB（BURR－BROWN）公司：XTR系列精密电流变送器，转换精度±0.05％，非线性误差±0.003％。美国霍尼韦尔（Honey