《现代检测技术》PPT课件

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1、第7章智能传感器目前，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做“SmartSensor”，直译就是“灵巧的、聪明的传感器”。7.1智能传感器的基本特点1.智能传感器的定义所谓智能传感器，就是带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。智能传感器的最大特点就是，将传感器检测信息的功能与微处理器的信息处理功能有机地融合在一起。从一定意义上讲，它具有类似于人工智能的作用。“带微处理器”包含两种情况：1）将传感器与微处理器集成在一个芯

2、片上构成所谓的“单片智能传感器”；2）指传感器能够配微处理器。显然，后者的定义范围更宽，但二者均属于智能传感器的范畴。(1)具有自动调零、自动校准、自动标定功能。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动完成标定工作。(2)具有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(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)。例如，在带有温度补偿和静压力补偿的智能差压传感器中，当被测量的介质温度和静压力发生变化时，智能传感器中的补偿软件能自动依

3、照一定的补偿算法进行补偿，以提高测量精度。2.智能传感器的功能(3)具有自诊断功能。智能传感器通过自检软件，能对传感器和系统的工作状态进行定期或不定期的检测，诊断出故障的原因和位置并作出必要的响应，发出故障报警信号，或在计算机屏幕上显示出操作提示(PPT系列智能精密压力传感器即有此项功能)。(4)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。(5)具有数据存储和记忆功能，能随时存取检测数据。(6)具有双

4、向通信功能，能通过RS－232、RS－485、USB、I2C等标准总线接口，直接与微型计算机通信。自动化(控制)系统框图7.2智能传感器发展的历史背景传感器、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。它在以下几方面存在严重不足：·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。现场总线是连接测控系统中各智能装置(包括智能传感器)

5、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4～20mA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4～20mA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。所有现场传感器，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，譬如：这种节约对一个大型、多点测量系统是很有意义的，譬如：一个电站需要5000台传感器

6、及其仪表；一个钢铁厂需要2万台传感器及其仪表；大型石油化工厂需要6000台传感器及其仪表；大型发电机组需要3000台传感器及其仪表；一部汽车需要30至100台传感器；一架飞机需要3600台传感器；…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。国际化的统一标准的工作正在加紧进行中。3.智能化采用智能与控制职能分散下放到现场装置的原则，现场总线网络的每一节点处安装的

7、现场仪表应是“智能”型的，即安装的传感器应是“智能传感器”。在这种控制系统中，智能型现场装置是整个控制管理系统的主体。这种基于现场总线的控制系统，要求必须使用智能传感器，而不是一般传统的传感器。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。由于智能传感器采用了自动调零、自动补偿、自动校准等多项新技术，因此其测量精度及分辨力都得到大幅度提高。例如，美国霍尼韦尔(Honeywell)公司推

8、出的PPT系列智能精密压力传感器，测量液体或气体的精度为±0.05％，比传统压力传感器的精度大约提高了一个数量级。美国BB(BURRBROWN)公司生产的XTR系列精密电流变送器，转换精度可达±0.05％，非线性误差仅为±0.003％。7.3.智能传感器的特点1)高精度智能传感器的测量