第9章 智能传感器（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（清华大学）

第9章 智能传感器 1 提出背景、定义及功能 2 标准 3 特点 上一页 下一页 返 回 1 提出背景 现代信息技术的三大基础： 传感器技术：信息的采集 “感官” 通 信 技 术 ：信息的传输 “神经” 计算机技术：信息的处理 “大脑” 三大技术的结合给信息化带来了巨大的促进作用。 上一页 下一页 返 回 三大技术的结合 第一种结合： 计算机技术＋传感器技术 智能传感器 第二种结合： 计算机技术＋通信技术 计算机网络技术 第三种结合： 计算机网络技术＋智能传感器 网络化智能传感器 传统测控系统的信息采集、数据处理等方式产生质的飞跃—各种现场数据直接在网络上传输、发布与共享； 测控系统本身也发生了质的飞跃—可在网络上任何节点对现场传感器进行在线编程和组态，使测控系统的结构和功能产生了重大变革。 上一页 下一页 返 回 目前，传感器正从传统的分立式，朝着单片集成化、智能化、网络化、系统化的方向发展。   据光电行业开发协会（OIDA）作出的最新预测，在2003年～2006年期间，智能传感器的国际市场销售量将以每年20％的高速度增长。   智能传感器可广泛用于工业、农业、商业、交通、环境监测、医疗卫生、军事科研、航空航天、现代办公设备和家用电器等领域。 2 智能传感器的定义及功能 2.1 智能传感器的定义 目前，关于智能传感器的中、英文称谓尚未完全统一。英国人将智能传感器称为“Intelligent Sensor”；美国人则习惯于把智能传感器称作“Smart Sensor”，直译就是“灵巧的、聪明的传感器”。   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。   需要指出，这里讲的“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片上构成所谓的“单片智能传感器” （2）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。 世界上第一个智能传感器是美国霍尼韦尔（Honeywell）公司在1983年开发的ST3000系列智能压力传感器。它具有的多参数传感(差压、静压和温度)与智能化的信号调理功能 。 最近，该公司还相继开发出ST3000－900/2000等系列的新产品，使之功能进一步完善。目前，ST3000系列智能压力传感器在全世界的销量已突破50万只，深受广大用户的青睐。 2.2 智能传感器的功能   （1）具有自校准和自诊断功能。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标定功能。 （2）具有数据存储、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（包括对信号进行预处理、线性化，或对温度、静压力等参数进行自动补偿等）。 （3）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。 （4）具有双向通信功能，能直接与微处理器（μP）或单片机（ μC ）通信。 3 智能传感器与传感系统的特点 3.1 高精度 智能传感器采用自调零、自补偿、自校准等多项新技术，能达到高精度指标。 美国BB（BURR－BROWN）公司：XTR系列精密电流变送器，转换精度 ±0.05％，非线性误差±0.003％。 美国霍尼韦尔（Honeywell）公司：PPT、PPTR系列智能精密压力传感器，测量精度为±0.05％，比传统压力传感器的精度大约提高了一个数量级。其外形如图1所示。 （a）PPT系列 （b）PPTR系列 图1 外形图 3.2 宽量程 智能传感器的测量范围很宽，并具有很强的过载能力。 例如，美国ADI公司：ADXRS300型单片偏航角速度陀螺仪集成电路 测量转动物体的偏航角速度的范围是±300°/s。 只需并联一只设定电阻，即可将测量范围扩展到1200 ° /s。 3.3 多参数、多功能 多路智能温度控制器 Pentium 4处理器是Intel公司推出的高性能微处理器。最高主频目前已达3.6GHz，它采用了0.13μm制程，集成度高达5500万～7700万只晶体管，在芯片中还有内置数字温度传感器。 微处理器最高可承受的工作温度规定为tH，台式计