智能传感器的兴起与发展动向1111

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1、第18卷第3期上海电力学院学报Vol.18,No.32002年9月JournalofShanghaiUniversityofElectricPowerSep.2002文章编号:1006-4729(2002)03-0053-05智能传感器的兴起与发展动向12朱祖涛,茅大钧(1.上海电力学院科研处,上海200090;2.上海电力学院电器仪表厂,上海200090)摘要:智能传感器技术是一门正在蓬勃发展的涉及多种学科的现代传感器技术.全面介绍了智能传感器(系统)的概念、构成方式、功能及发展动向.并得出了智能传感器的兴起代表了传感器发展方向的结论.

2、关键词:智能传感器;信息技术;智能化中图分类号:TP212.6文献标识码:A象”的状态及其相应的物理参量,并及时馈送给计引言算机;计算机相当于人的大脑,经过运算、分析、判智能传感器技术是一门正在蓬勃发展的现代断,根据“对象”状态偏离设定值的方向与程度,对传感器技术,是涉及微机械与微电子技术、计算机执行器下达修正动作的命令;执行器按命令对“对技术、信号处理技术、电路与系统、传感技术、神经象”进行操作.如此循环往复,使“对象”在允许的网络技术及模糊理论等多种学科的综合性技术.误差范围内维持原先所设定的状态.传感器的特在智能传感器发展进程中,由

3、于对其“智能”性好坏、输出信息的是否可靠对整个系统质量至含义的理解不断深化,各个时期的学者给予智能关重要.因此,传感器的性能必须适应系统使用的传感器的定义也随着历史的推移而演变.要求.1传感器技术的发展与智能传感器的兴起传感器是获取信息的工具,传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术,它是信息技术(传感与控制技术、通讯技术和计算机技术)图1自动化(控制)系统框图的3大支柱之一.传感器的应用遍及军事、科研、工业、农业、商随着自动化领域不断扩展,需要测量的参量业、交通、环保、医疗、卫生、气象、海洋、航空、航将日益增加.如电站在线监测量

4、,除了温度、压力、天、家用电器等各个领域,是生产自动化、科学测流量等热工参量外,还迫切需要监测机械振动参试、计量核算、监测诊断等系统中不可缺少的基础量,以及化学成分与物理成分,在线监测电站每一环节.个燃烧器的煤粉量和一次风量等.因此,一些特殊现代自动化过程,都包含有图1所示的3种领域进而要求传感器的小型化和轻量化.主要功能模块,即:执行器、计算机(或微处理器)生产过程自动化在经历了20世纪60～70年及传感器.代的集中控制,80～90年代的分散型控制系统传感器位于信息系统的最前端,时时检测“对(DCS)后,为适应多点多参数日益复杂的大型控

5、收稿日期:2001-10-2454上海电力学院学报2002年制系统的需要,90年代末和新世纪初又出现了现参考基准实时对比以自动进行整体系统标定;对场总线开放型控制系统(FCS).它是对分散控制整体系统的非线性等系统误差进行自动校正;通系统DCS的继承、完善和进一步发展,是继DCS过对采集的大量数据的统计处理以消除偶然误差之后自动化领域的又一次重大变革.由于这一飞的影响等.这样,保证了智能传感器的高精度.速的发展,对传感器进一步提出了数字化、智能2可靠性与稳定性好智能传感器能自动化、标准化的紧迫要求.补偿因工作条件与环境参数发生变化后所引起

6、的现场总线是连接测控系统中各智能装置(包系统特性的漂移,如:温度变化产生的零点和灵敏括智能传感器、智能执行器)的双向数字通信网度漂移;当被测参数变化后能自动改换量程;能实络.智能传感器用数字信号取代原来的4～20mA时、自动地对系统进行自我检验,分析、判断所采标准模拟信号,因而提高了可靠性和抗干扰能力.集的数据的合理性,并给出异常情况的应急处理所有现场传感器,通过数字总线接口都方便地挂(报警或故障提示).接在一条环形现场总线上.3信噪比高、分辨力强由于智能传感器具这样,可以大大削减现场与控制室(高/上位有数据存储、记忆与信息处理功能,通过

7、软件进行计算机)之间一对一的连接导线,节约安装费用,数字滤波、相关分析等处理,可以去除输入数据中简化整个系统的布线和设计.采用统一标准,使系的噪声,将有用信号提取出来;通过数据融合、神统具有开放性.不同厂家的产品,在硬件、软件、通经网络技术,可以消除多参数状态下交叉灵敏度信规程、连接方式等方面互相兼容、互相联用,既的影响,从而保证在多参数状态下对特定参数测方便用户使用,又易于安装维修.量的分辨能力.不少大公司都推出了自己的现场总线标准,4自适应性强智能传感器具有判断、分析国际化的统一标准的工作正在加紧进行中.由于与处理功能,它能根据系统工

8、作情况决策各部分把智能与控制职能分散下放到现场,现在总线网的供电情况和高/上位计算机的数据传送速率,使络的每一节点处安装的仪表都应是“智能”型的,系统工作在最优低功耗状态和传送效率优化的状安装