传感器的发展趋势讲解.docx

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重庆大学本科学生 传感技术小论文 智能化是传感器发展的必然趋势 学 生:张益达 学 号专 业:电子信息科学与技术 重庆大学物理学院 二O一五年三月 摘要 该文介绍了智能传感器的概念、功能,以及相较于传统传感器的特点,从传感器发展趋势的角度, 阐述了智能化设计是传感器设计理念上的一次革命,它改变了传感器的使用方式,并简要介绍了智能化传感器的应用。简要分析并预测了智能化传感器以后的发展趋势。 关键词:传感器、智能化、应用、发展趋势 目录 一、智能传感器简介 1 1.智能传感器的定义 1 2.智能传感器的功能 1 3.智能传感器的特点 1 二、智能传感器的应用 2 三、智能传感器的发展方向 3 四、结束语 4 参考资料 5 一、 智能传感器简介 1.智能传感器的定义 传感器是指能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置 。智能传感器是带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。其主要特征是将传感器的检测信息功能与微处理器的信息处理功能有机地融合 在一起,具有一定的人工智能作用。英国人称其为“Intellgent Sensor”,美国人称其为“Smart Sensor”,即“灵巧的、聪明的传感器”。其中带微处理器有两种情 况,一种是将传感器与微处理器集成在一个芯片上 构成“单片智能传感器”;另一种是指传感器能够配微处理器。 2.智能传感器的功能 ( 1 )具有自校零、自标定、自校正; ( 2 )具有自动补偿功能; ( 3 )能够自动采集数据并进行预处理; ( 4 )能够自行检验、自选量程、自寻故障; ( 5 )具有数字存储、记忆与信息处理功能; ( 6 )具有双向通讯、标准化数字输出或符号输出功能; ( 7 )具有判断、决策处理能力。 3.智能传感器的特点 与传统的传感器相比,智能传感器的特点是: ( 1 )精度高 智能传感器有多项功能来保证它的高精度,如:通过自动校零去除零点误差;与标准参考基准实时对比自动进行整体系统标定;自动进行整体非线性等系统误差的校正;通过对采集的大量数据的统计处理以消除偶然误差的影响;从而保证 了智能传感器具有高精度。 ( 2 )高可靠性与高稳定性 智能传感器能自动补偿因工作条件与环境参数发生变化后引起系统特性的漂移;比如:温度变化而产生的零点和灵敏度的漂移;当被测参数变化后能自动改换量程;能实时自动进行系统的自我检验,分析、判断所采集数据的合理性,并给出异常情况的应急处理(报警或故障提示)。因此,有多项功能保证了智能传感器的高可靠性与高稳定性。 ( 3 )高信噪比与高分辨率 由于智能传感器具有数据存储、记忆与信息处理功能,通过软件进行数字滤波、相关分析等处理,可以去除输入数据中的噪声,将有用的信号提取出来;通过数据融合、神经网络技术,可以消除多参数状态下交叉灵敏度的影响,从而保证在多参数状态下对特定参数测量的分辨能力,故智能传感器具有高的信噪比与分辨率。 ( 4 )自适应性强 由于智能传感器具有判断、分析和处理功能,它能根据系统工作情况决策各部分的供电情况、与上位计算机数据传输速率,使系统工作在最优低功耗状态和优化的传输速率。 ( 5 )性能价格比高 智能传感器所具有的上述高性能,不是象传统传感器技术那样为追求传感器本身的完善,对传感器的各个环节进行精心设计与调试、进行“手 工艺品”式的精雕细琢来获得,而是通过与微处理器/计算机相结合,采用廉价的集成电路工艺和 芯片以及强大的软件来实现的,所以具有高的性价比。 二、智能传感器的应用 目前,虽然尚处于研究开发阶段,但市场已出现 了一些实用的智能传感器。与传统的传感器相比,智能传感器提高了检测的准确度,具有可设置灵活的检测窗口、快捷方便的按钮编程等优点,使传统传感器的适用范围得到延伸。 1. 检测不能直接测量的参数 利用传统的传感器无法对标志产品质量的指标 ( 如:粘度、硬度、成分、颜色及味道等)进行快速直 接测量并在线控制,很多场合就只好由人工定期检 测,这使得测量结果引入了人为的误差,影响了产品 质量。但这些质量指标与生产过程中的某些量( 如:温度、压力、流量等)有着对应关系,使用智能传感器可根据检测到的那些辅助变量信息,利用由神经网络或专家系统技术建立的数学模型进行计算,从而推断出产品的质量。 2. 检测不便直接测量的参数 糖尿病人需要随时掌握血糖水平,以便调整饮食和注射胰岛素,防止其它并发症的发生。通常测血糖时,必须刺破手指采血样,再将血样放在葡萄糖试纸上,最后把试纸放到专用仪器上进行检测。由于这种方法麻烦而病人又有痛苦,因此,糖尿病人希望找到一种无创伤而又方便的血糖检测方法。美国加利福尼亚州的 Cygnus公司生产了一种“葡萄糖手 表”,其外观就像普通

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