2019年 第14章 智能式传感器 ppt课件.ppt

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1、第14章智能式传感器14.1概述14.2传感器的智能化14.3集成智能传感器14.1概述14.1.1智能式传感器的概述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，

2、产生了功能强大的智能式传感器。所谓智能式传感器，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。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

3、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

4、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。14.1.2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具有逻辑判断、统计处理功能。可对检测数据进行分析、统计和修正，还可进行线性、非线性、温度、噪声、响应时间、交叉感应以及缓慢漂移等的误差补偿，提高了测量准确度。②具有自诊断、自校准功能。可在接通电源时进行开机自检，可在工作中进行运行自检，并可实时自行诊断测试，以确定哪一组件有故障，提高了工作可靠性。③具有自适应、自调整功能。可根据待测物理

5、量的数值大小及变化情况自动选择检测量程和测量方式，提高了检测适用性。④具有组态功能。可实现多传感器、多参数的复合测量，扩大了检测与使用范围。⑤具有记忆、存储功能。可进行检测数据的随时存取，加快了信息的处理速度。⑥具有数据通讯功能。智能化传感器具有数据通讯接口，能与计算机直接联机，相互交换信息，提高了信息处理的质量。计算机软件在智能传感器中起着举足轻重的作用。由于“电脑”的加入，智能传感器可通过各种软件对信息检测过程进行管理和调节，使之工作在最佳状态，从而增强了传感器的功能，提升了传感器的性能。此外，利用计算机软件能够实现硬件难以实现的功能，因为以软件代替部分硬件，可降低传感器的制作难度

6、。智能式传感器系统一般构成框图如图14-1所示。其中作为系统“大脑”的微型计算机，可以是单片机、单板机，也可以是微型计算机系统。图14–1智能传感器的结构框图14.2传感器的智能化14.2.1传感器的智能化概念传感器的智能化指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入微处理机部分进行运算处理。这类智能传感器主要由传感器、微处理器及其相关电路组成。传感器将被测的物理量转换成相应的电信号,送到信号调理电路中,进行滤波、放大、模-数转换后,送到微处理机中。微处理机是智能传感器的核心,它不但可以对传感器测量数据进行计算、存储、数据处理,还可以通过反馈回路对传感器

7、进行调节。由于微处理机充分发挥各种软件的功能,可以完成硬件难以完成的任务,从而大大降低了传感器制造的难度,提高了传感器的性能,降低了成本。微型计算机或微处理机是智能式传感器的核心。传感器的信号经一定的硬件电路处理后，以数字信号的形式进入计算机，于是计算机即可根据其内存中驻留的软件实现对测量过程的各种控制、逻辑判断和数据处理以及信息输送等功能，从而使传感器获得智能。在智能传感器中，其控制功能、数据处理功能和数