《機(jī)電一體化技術(shù)》課件-第四章 4.4 智能傳感器

第4章傳感檢測(cè)技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù)4.4智能傳感器4.4.1智能傳感器的定義與特點(diǎn)21、定義所謂智能傳感器，就是帶微處理器，兼有信息檢測(cè)和信息處理功能的傳感器，智能傳感器的最大特點(diǎn)就是將傳感器檢測(cè)信息的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)地融合在一起。2、特點(diǎn)

高精度、寬量程、高信噪比與高分辨力、自適應(yīng)能力強(qiáng)、高可靠性與高穩(wěn)定性、高性價(jià)比、超小型化與微型化、低功耗、擴(kuò)展性好。4.4.2智能傳感器的基本組成與基本功能31、基本組成智能傳感器是具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲(chǔ)功能的多元件集成電路，是集成傳感芯片、通信芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)程序、軟件算法等于一體的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品，主要由傳感器、微處理器及相關(guān)輔助電路組成，如圖所示。其中微處理器是智能傳感器的核心，結(jié)合孔子軟件，賦予傳感器以智能，大大提高了傳感器的性能。4.4.2智能傳感器的基本組成與基本功能4傳感器將被測(cè)對(duì)象的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電量信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，將采集的電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。微處理器一方面將計(jì)算結(jié)果送到輸出接口，并按指定信號(hào)形式輸出；另一方面控制傳感器和信號(hào)調(diào)理電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量過(guò)程的調(diào)節(jié)。4.4.2智能傳感器的基本組成與基本功能52、基本功能（1）具有自校零、自標(biāo)定、自校正功能，改善傳感器的靜態(tài)性能，提高傳感器的靜態(tài)測(cè)量精度；具有自動(dòng)補(bǔ)償功能，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正和誤差補(bǔ)償。（2）具有多參數(shù)測(cè)量功能，通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器，在微處理器控制下任意選擇不同參數(shù)的測(cè)量通道，擴(kuò)大了測(cè)量和適用范圍。（3）具有判斷、決策處理功能，能夠自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；能夠自動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)、自選量程、自尋故障。（4）具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記憶與信息處理功能，且具有雙向通信、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字輸出或者符號(hào)輸出功能。4.4.3智能傳感器的分類(lèi)6按傳感器與微處理器的合成方式，智能傳感器按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為模塊式、集成式和混合式三種實(shí)現(xiàn)方式。模塊式：將傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器等互為獨(dú)立的模塊裝配在同一殼體形成的智能傳感器系統(tǒng)。集成式：將敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路以及微處理器單元集成在一塊芯片上或二次集成在同一殼體內(nèi)?；旌鲜剑罕M可能地將系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)（如敏感單元、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器單元、數(shù)字總線接口）以不同地組合方式集成在幾塊芯片上，構(gòu)成不同的功能單元，并裝配在同一殼體內(nèi)。4.4.4傳感器智能化實(shí)現(xiàn)方法71、非線性自校正技術(shù)

非線性是表征傳感器輸入/輸出校準(zhǔn)曲線與所選定的擬合直線（工作直線）之間的吻合程度的性能指標(biāo)。智能傳感器能夠通過(guò)軟件手段來(lái)校正由于輸入、輸出的非線性導(dǎo)致的誤差，進(jìn)而提高系統(tǒng)精度。

4.4.4傳感器智能化實(shí)現(xiàn)方法82、自校準(zhǔn)技術(shù)2）曲線擬合法（1）確定函數(shù)的類(lèi)型，可根據(jù)測(cè)量點(diǎn)鏈接曲線的形狀、特征以及變化趨勢(shì)，給出它們的數(shù)學(xué)模型；（2）求解相關(guān)函數(shù)中的未知參數(shù)。智能傳感器能夠基于實(shí)時(shí)校準(zhǔn)（或標(biāo)定）自動(dòng)校正因零位漂移、靈敏度漂移而引入的誤差。3、自補(bǔ)償技術(shù)（1）溫度補(bǔ)償（2）頻域補(bǔ)償4.4.4傳感器智能化實(shí)現(xiàn)方法94、自診斷技術(shù)（1）硬件冗余方法。對(duì)容易失效的傳感器設(shè)置一定的備份，然后通過(guò)表決器的方法進(jìn)行管理。通過(guò)對(duì)冗余設(shè)備輸出量進(jìn)行相互比較，可以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)輸出的一致性。