文档介绍：第七章 智能化网络化传感器技术
智能传感器
IEEE1451标准网络化智能传感器
基于ZigBee技术的无线传感器网络
模糊传感器
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第一节智能传感器
一、基本型智能传感器的含义与功能
两种结合方式:传统的传感器和微处理器(含采集单元)独立的,可组合在一起,应用维护更换相对方便把微处理器嵌入到传感器中,半导体类传感器与微处理器集成在同一块芯片上,如用于地震勘探的加速度传感器。
自补偿功能
自诊断功能
信息存储和记忆功能
数字量输出或总线式输出功能
双向通信功能
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二、基本型智能传感器的软件算法
如尖脉冲之类的随机噪声干扰,数字累加平均;周期性的工频(50Hz)干扰信号,采用积分时间等于20ms的整数倍的双积分A/D变换器。
零点漂移、增益偏差和器件参数不稳定等会影响测量数据的准确性,必须进行自动校准。还可在系统开机时或每隔一定时间,自动测量基准参数,实现自动校准。
采用插值、查表等数据处理方法。
建立表达温度变化的数学模型(如多项式),用插值或查表的数据处理方法。
在被测信号变换成数字量后,还要变换***们所熟悉的测量值,如压力、温度和流量等。
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典型的智能传感器实例
美国Honeywell公司于1983年推出了首款商品智能传感器
组成:基本传感器、微处理器和现场通信器。它包含2个压力传感器(差动压力传感器和静态压力传感器)和1个温度传感器。其中静压和温度信号用于对差压进行补偿,经过补偿处理后的差压数字信号再经D/A变成4~20mA的标准信号输出。也可经由数字接口直接输出数字信号。
指标:量程比高达到400:1;%。
智能压力传感器
智能压力传感器
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第二节 IEEE1451标准网络化智能传感器
一、网络化智能传感器演变与标准提出
智能传感器能完成自识别、自测试、自适应校准、有噪声数据的滤波、发送和接收数据、进行逻辑判决等。众多不兼容的工业网络或现场总线。IEEEl451系列“用于传感器和执行器的智能换能器接口标准”的目标涵盖了网络化智能传感器的各个方面:从接口到换能器本身直到高层次需求,反映目标建模的性能、特征以及数据通信,以确保换能器与网络的互操作能力和互换能力。
变送器单元
信号调理单元
模拟网络接口
变送器单元
信号调理单元
数字化处理
模拟网络接口
变送器单元
信号调理单元
数字化处理
数据处理模块
智能控制模块
独立网络接口
IEEE1451标准网络化智能传感器
数据处理中心
数据处理中心
数字化处理
(a) 模拟传感器(b)数字传感器(c)现场总线智能传感器(d)标准网络化智能传感器
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二、 IEEE1451网络化智能传感器标准概述
1993年开始构造一种通用智能传感器的接口标准,在1993年9月,IEEE第九次技术委员会(传感器测量和仪器仪表技术协会)决定制定一种网络化智能传感器通信接口的协议。
1995年4月,成立了两个专门的技术委员会:。;,包括STIM和NCAP之间的通信接口协议和引脚分配。
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到目前为止,IEEE1451标准还没有得到传感器生产厂商的广泛支持,没有大量的IEEE1451标准传感器推出,IEEE1451标准还没有成为真正的传感器接口标准,原因:标准本身还需要完善。
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IEEE1451协议族体系结构
网络应用处理器
(NCAP)
Networked
Capable
Application
Processor
模拟+数字
数字
点对点
分布式
多点总线
无线
TEDS
变送器
TEDS
变送器
T I I接口
TEDS
变送器
总线
接口
TEDS
变送器
无线
接口
现场
网
络
IEEE
IEEE
Network Independent
混合模式
变送器
智能变送
器接口模
块(STIM)
变送器总
线接口模
块(TBIM)