第10章 智能传感器

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1、传感器原理及应用第10章智能传感器7/16/2021传感器原理及应用智能传感器发展的历史背景智能传感器概念与传感器系统智能传感器的功能与特点智能传感器实现的途径第10章智能传感器7/16/2021传感器原理及应用自动化(控制)系统框图一、智能传感器发展的历史背景7/16/2021传感器原理及应用传统的传感器技术在以下几个方面存在严重不足：因结构尺寸大，而时间(频率)响应特性差；输入—输出特性存在非线性，且随时间而漂移；参数易受环境条件变化的影响而漂移；信噪比低，易受噪声干扰；存在交叉灵敏度，选择性、分辨率不高。7/16/2021传感器原理及应用现代自动化系统要求：精

2、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。7/16/2021传感器原理及应用准确度、稳定性和可靠性是衡量传感器的重要要素；传统传感器采取的硬件补偿措施：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。7/16/2021传感器原理及应用传感器、计算机及执行器的价格性能比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。7/16/2021传感器原理及应用智能传感器系统是一门现代综合技术，是当今世界正在迅速发展的高新技术，至今还没有形成规范化的定义。早期，人们简单、机械地强调在工艺上将传

3、感器与微处理器两者紧密结合，认为“传感器的敏感元件及其信号调理电路与微处理器集成在一块芯片上就是智能传感器”。二、智能传感器概念与传感器系统7/16/2021传感器原理及应用智能传感器的定义《智能传感器系统》书上的定义：“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)”；模糊传感器也是一种智能传感器(系统)，将传感器与微处理器集成在一块芯片上是构成智能传感器(系统)的一种方式。（《智能传感器系统》，刘君华，西安电子科技大学出版社）7/16/2021传感器原理及应用《现代新型传感器原理与应用》书上的定义：所渭智能式传感器就是一种带有微处

4、理机的，兼有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。（《现代新型传感器原理与应用》，刘迎春，叶湘滨等，国防工业出版社，2000.5）7/16/2021传感器原理及应用定义：智能传感器就是将传统的传感器和微处理器及相关电路组成一体化结构，使之具备信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能等类似人的某些智能的新概念传感器。7/16/2021传感器原理及应用智能传感器的英文称谓目前也尚未统一:JohnBrignell和NellWhite认为“IntelligentSensor”是英国人对智能传感器的称谓;而“SmartSensor”是美国人对智能传感器的

5、俗称。而JohanH.Huijsing在“IntegratedSmartSensor”一文中按集成化程度的不同，分别称为“SmartSensor”、“IntegratedSmartSensor”。对“SmartSensor”的中文译名有译为“灵巧传感器”的，也有译为“智能传感器”的。7/16/2021传感器原理及应用智能传感器结构：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。7/16/2021传感器原理及应用7/16/2021传感器原理及应用注：智能传感器代表了传感器的发展方向，这种智能传感器带有标

6、准数字总线接口，能够自己管理自己。它将所检测到的信号经过变换处理后，以数字量形式通过现场总线与高/上位计算机进行信息通信与传递。7/16/2021传感器原理及应用现场总线：现场总线是连接测控系统中各智能装置(包括智能传感器)的双向数字通信网络。其主要特点是：1.传输数字信号用数字信号取代原来的标准模拟信号，进而提高可靠性和抗干扰能力。这就要求传感器由可输出标准信号的变送器改变为带数字总线接口并输出数字信号。7/16/2021传感器原理及应用2.标准化总线采用统一标准，使系统具有开放性。不同厂家的产品，在硬件、软件、通信规程、连接方式等方面互相兼容、互换联用，既方便用户使

7、用，又易于安装维修。不少大公司都推出了自己的现场总线标准，如通常用的IEEE-488并行外总线和RS－232串行总线，国际化的统一标准的工作正在加紧进行中。7/16/2021传感器原理及应用3.智能化所有现场传感器（即基本传感器），通过数字总线接口都方便地挂接在一条环形现场总线上。这样可以大大削减现场与控制室(高/上位计算机)之间一对一的连接导线，节约初期安装费用，大大简化整个系统的布线和设计。这种节约对一个大型、多点测量系统是很有意义的。7/16/2021传感器原理及应用譬如：一个电站需要5000