第7讲 智能传感器.ppt

第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 7.1.1 智能式传感器的概念与形式 20世纪80年代中期以来，随着微处理器技术的迅猛发展并与传感器的密切结合，使传感器不仅具有传统的检测功能，而且具有存储、判断和信息处理的功能。由微处理器和传感器相结合构成的新颖传感器，即智能式传感器（Smart Sensor）。所谓智能式传感器就是一种以微处理器为核心单元的，具有检测、判断和信息处理等功能的传感器。 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 近几年来，人们提出了智能结构的概念，也就是将传感元件、致动元件以及微处理器集成于基底材料中，使材料或结构具有自感知、自诊断、自适应的智能能力。智能结构涉及到传感技术、控制技术、人工智能、信息处理和材料学等多种学科与技术，是当今国内外竞相研究开发的跨世纪前沿科技。对此，本章将作简要介绍。 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 （3）检测与处理方便 它不仅具有一定的可编程自动化能力可根据检测对象或条件的改变，方便地改变量程及输出数据的形式等，而且输出数据可通过串行或并行通讯线直接送 人远地计算机进行处理。 第7讲 智能式传感器 （4）功能广 不仅可以实现多传感器多参数综合测量，扩大测量与使用范围。而且可以有多种形式输出（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）。 （5）性能价格比高 在相同精度条件下，多功能智能式传感器与单一功能的普通传感器相比，其性能价格比高，尤其是在采用比较便宜的单片机后更为明显。 第7讲 智能式传感器 本节所介绍的智能式传感器的设计，主要从系统的角度考虑硬件和软件的设计，至于传感器本体的设计此处不作介绍。 7.2.1 硬件设计 1．微处理器系统的设计 微处理器系统主要由中央处理器CPU、存储器（ROM、RAM）、总线结构（地址总线、数据总线和控制总线）、输人输出口（串行口和并行口）等组成。 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 第7讲 智能式传感器 智能式应力传感器具有测量、程控放大、转换、处理、模拟量输出、打印、键盘监控以及通过串行口与上位微型计算机进行通讯的功能。其软件采用模块化和结构化的设计方法，软件结构如图12－7所示。主程序模块主要完成自检、初始化。通道选择、以及各个功能模 第7讲 智能式传感器 块调用的功能。其中信号采集模块主要完成各路信号的放大、A/D转换和数据读取的功能。数据处理模块主要完成数据滤波、非线性补偿、信号处理、误差修正以及检索查表等功能。故障诊断模块的任务是对各个应力传感器的信号进行分析，判断飞机机翼的工作状态以及是否有损伤或故障存在。键盘输人及显示模块 第7讲 智能式传感器 7.4.1 智能传感器的概述 智能传感器英文名称为 Intelligent Sensor或 Smart Sensor。智能传感器是“电五官”与“微电脑”的有机结合，对外界信息具有检测。逻辑判断、自行诊断、数据处理和自适应能力的集成一体化多功能传感器。这种传感器还具有与主机互相对话的功能，也可以自行选择最佳方案。它还能将已取得的大量数据进行分割处理，实现远距离、高速度、高精度的传输。 第7讲 智能式传感器 智能式传感器的设计 1.2 概 述 7.1 7.2 传感器的智能化实例 7.3 智能传感器 7.4 智能结构 7.5 第一节 概述 智能式传感器包括传感器的智能化和智能传感器两种主要形式。 前者是采用微处理器或微型计算机系统来扩展和提高传统传感器的功能，传感器与微处理器可为两个分立的功能单元，传感器的输出信号经放大调理和转换后由接口送人微处理器进行处理。 后者是借助于半导体技术将传感器部分与信号放大调理电路、接口电路和微处理器等制作在同一块芯片上，即形成大规模集成电路的智能传感器。 智能传感器具有多功能、一体化、集成度高。体积小、适宜大批量生产、使用方便等优点，它是传感器发展的必然趋势，它的发展将取决于半导体集成化工艺水平的进步与提高。然而，目前广泛使用的智能式传感器，主要是通过传感器的智能化来实现的 11.1.2 智能式传感器的构成与特点 从构成上看，智能式传感器是一个典型的以微处理器为核心的计算机检测系统。它一般由图12－1所示的几个部分构成： 同一般传感器相比，智能式传感器有以下几个显著特点：