9.3智能传感器（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

课题一 图像传感器 课题二 光纤传感器 课题三 智能传感器 课题四 网络传送器 2024/1/4 1 模块九 现代检测技术 模块九 现代检测技术 科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代，越来越多的传感器智能检测系统、物联网系统广泛应用于交通、电力、冶金、化工、建筑等各个领域的自动化设备及自动化生产过程中。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，促进现代测量技术手段更快、更广泛发展，测量技术将在网络时代发生革命性变化。 2024/1/4 2 课题三 智能传感器 3 ◆ 知识点 ¤　了解智能传感器的概念和组成 ◆ 技能点 ¤　掌握智能传感器的适用范围 自动化领域所取得的一项最大进展就是智能传感器的发展与广泛使用。一个良好的智能传感器是由微处理器驱动的传感器与仪表套装，并且具有通信与板载诊断等功能，为监控系统和/或操作员提供相关信息，以提高工作效率及减少维护成本。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，是一个相对独立的智能单元。 4 [任务提出] 5 图9-3-1 远程轮胎压力监测传感器 远程轮胎压力监测智能传感器，主要用于汽车行驶过程中实时监测轮胎气压，并对轮胎漏气和低气压进行报警，预防爆胎，以保障行车安全。轮胎压力监测系统的核心就是用智能压力传感器，如图9-3-1所示。请同学们结合轮胎压力监视系统分析一下轮胎压力监测智能检测方法。 6 [任务分析] 据调查统计表明，每年有26万起交通事故是由于轮胎故障引起的，而75%的轮胎故障是由轮胎气压不足或渗漏造成的，爆胎造成的经济损失巨大。有鉴于此，多数新型汽车都要安装轮胎压力监视系统，什么是智能传感器？智能传感器如何来实现自动监测？智能传感器有哪些功能？本课题的任务就是学习智能传感器。 7 [相关知识] 一、智能传感器 所谓智能传感器就是一种带有微处理机的，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，使之具备了某些人工智能。它将机械系统及结构、电子产品和信息技术完美结合，使传感器技术有了本质性的提高。传统的传感器功能单一、体积大、功耗高，已不能满足多种多样的控制系统，先进的智能传感器技术得到广泛应用。智能传感器必须具备通信功能。不具备通信功能，就不能称之为智能传感器。 8 智能传感器主要由四部分构成：电源、敏感元件、信号处理单元和通信接口，其原理框图如图9-3-2所示。敏感元件将被测物理量转换为电信号，通过放大、A/D转换成数字信号，再经过微处理器进行数据处理（校准、补偿、滤波），最后通过通信接口，与网络数据进行交换，完成测量与控制功能。 9 图9-3-2智能传感器原理框图 美国通用公司的智能传感器NPXII代表了世界上最新一代的远程轮胎压力监测传感器。其外形如图10-3所示。NPXII传感器集成了一个硅压力传感器、加速度传感器、温度传感器、电压传感器和低功耗8位微处理器，以及一个低频触发输入级，以灵活满足客户的特殊解决方案和降低成本的需要。其内部各元件的功能祥见表9-1。 10 图9-3-3 NPXII智能传感器 内部元件 功 能 电源 提供所有电路需要的电能。 压力传感器 用于监测轮胎内部压力。 温度传感器 用于监测轮胎内部温度。 加速度传感器 用于车辆移动检测，提供触发模块工作信号。 微处理器 用于管理所有外围设备，进行压力、温度、加速度和电池电压的测量、补偿、校准等工作，以及RF发射控制和电源管理。 RF射频发射电路 将检测的压力、温度、加速度和电池电压等数据信息，用RF射频信号发射出去。 LF（低频）天线 接收中央监视器发来的LF开关信号，并可实现与中央监视器的双向通讯功能。 11 表9-1智能传感器NPXII内部元件功能分配表 轮胎压力监测传感器安装在汽车的四个轮胎中高灵敏的智能传感器，在汽车行驶状态下实时、动态地监测轮胎温度和压力，然后将数据通过无线数字信号发射到主机（接收器）进行处理，并在主机液晶显示屏上以数字加图案的形式同时显示出四个轮胎中的温度和气压值，驾驶者可以直观地了解各个轮胎的温度气压状况。当出现轮胎气压过低、过高、漏气或温度过高等异常情况时，系统都能够自动报警，从而使驾驶员及时发现问题，避免轮胎非正常损伤，有效预防爆胎，保障行车安全。 12 智能传感器NPXII体现了传统压力传感器与微处理器数字电路的完美结合，具有适合轮胎监测应用的独特优势： 1．带加速度传感器的智能传感器：能够输出连续的加速度值，使用者可以灵活