理论教育 智能传感器功能与特点|物联网应用实践

智能传感器功能与特点|物联网应用实践

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在线测量传感器出现异常则不能及时诊断,采用智能传感器情况则大有改观,首先自诊断功能在电源接通时进行自检,诊断测试以确定组件有无故障。而智能传感器具有复合功能,能够同时测量多种物理量和化学量,给出能够较全面地反映物质运动规律的信息。

智能传感器功能与特点|物联网应用实践

1.智能传感器功能

智能传感器的功能是通过模拟人的感官和大脑的协调动作,结合长期以来测试技术的研究和实际经验而提出来的。智能传感器是一个相对独立的智能单元,它的出现对硬件性能苛刻要求有所减轻,而靠软件帮助可以使传感器的性能大幅度提高。

(1)信息存储和传输

随着全智能集散控制系统(Smart Distributed System)的飞速发展,对智能单元要求具备通信功能,用通信网络以数字形式进行双向通信,这也是智能传感器的关键标志之一。智能传感器通过测试数据传输或接收指令来实现各项功能,如增益的设置、补偿参数的设置、内检参数的设置、测试数据的输出等。

(2)自补偿和计算功能

多年来从事传感器研制的工程技术人员一直为传感器的温度漂移和输出非线性作大量的补偿工作,但都没有从根本上解决问题。而智能传感器的自补偿和计算功能为传感器的温度漂移和非线性补偿开辟了新的道路。这样,放宽了传感器加工精密度的要求,只要能保证传感器的重复性好,利用微处理器对测试的信号进行软件计算,采用多次拟合和差值计算的方法对漂移和非线性进行补偿,就能获得较精确的测量结果。

(3)自检、自校、自诊断功能

普通传感器需要定期检验和标定,以保证在正常使用时足够的准确度,这些工作一般要求将传感器从使用现场拆卸送到实验室或检验部门进行。在线测量传感器出现异常则不能及时诊断,采用智能传感器情况则大有改观,首先自诊断功能在电源接通时进行自检,诊断测试以确定组件有无故障。其次根据使用时间可以在线进行校正,微处理器利用存储在EPROM内的计量特性数据进行对比校对。

(4)复合敏感功能

我们观察周围的自然现象,常见的信号有声、光、电、热、力、化学等。敏感元件测量一般通过两种方式:直接和间接测量。而智能传感器具有复合功能,能够同时测量多种物理量和化学量,给出能够较全面地反映物质运动规律的信息。如美国加利福尼亚大学研制的复合液体传感器,可同时测量介质的温度、流速、压力和密度。美国EG&GIC传感器公司研制的复合力学传感器,可同时测量物体某一点的三维振动加速度(加速度传感器)、速度(速度传感器)、位移(位移传感器)等。

(5)智能传感器的集成化

由于大规模集成电路的发展使得传感器与相应的电路都集成到同一芯片上,而这种具有某些智能功能的传感器叫做集成智能传感器。集成智能传感器的功能有三个方面的优点:较高信噪比:传感器的弱信号先经集成电路信号放大后再远距离传送,就可大大改进信噪比;改善性能:由于传感器与电路集成于同一芯片上,对于传感器的零漂、温漂和零位可以通过自校单元定期自动校准,又可以采用适当的反馈方式改善传感器的频响;信号归一化:传感器的模拟信号通过程控放大器进行归一化,又通过A-D转换成数字信号,微处理器按数字传输的几种形式进行数字归一化,如串行、并行、频率、相位和脉冲等。(www.daowen.com)

2.智能传感器特点

智能传感器是一个以微处理器为内核扩展了外围部件的计算机检测系统。相比一般传感器,智能传感器有如下显著特点:

(1)提高了传感器的精度

智能传感器具有信息处理功能,通过软件不仅可修正各种确定性系统误差(如传感器输入输出的非线性误差、服度误差、零点误差、正反行程误差等),而且还可适当地补偿随机误差、降低噪声,大大提高了传感器精度。

(2)提高了传感器的可靠性

集成传感器系统小型化,消除了传统结构的某些不可靠因素,改善了整个系统的抗干扰性能;同时它只有自诊断、自校准和数据存储功能(对于智能结构系统还有自适应功能),具有良好的稳定性。

(3)提高了传感器的性能价格比

在相同精度的需求下,多功能智能传感器与单一功能的普通传感器相比,性能价格比明显提高,尤其是在采用较便宜的单片机后更为明显。

(4)促成了传感器多功能化

智能传感器可以实现多传感器多参数综合测量,可编程扩大测量与使用范围;有一定的自适应能力,根据检测对象或条件的改变,相应地改变量程及输出数据的形式;具有数字通信接口功能,直接送入远地计算机进行处理;具有多种数据输出形式(如RS232串行输出,PIO并行输出,IEEE-488总线输出以及经D-A转换后的模拟量输出等),适配各种应用系统。

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