文档介绍：邓俊、吴丽花
任课老师:刘桂雄教授,博导
邓俊、吴丽花
任课老师:刘桂雄教授,博士生导师
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《现代传感技术与系统》
第十四章智能传感技术
1
智能传感器概述
2
智能传感器的关键技术
3
智能传感器系统的总线标准
4
智能传感技术新发展
传统传感器是指:能感受规定的被测量,定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换器件组成。
智能传感器定义为:集成有传感器,带有微处理器,具有信息监测与处理功能的器件或装置叫智能传感器。智能传感器是由传统的传感器和微处理器(或微计算机),。
知识点1
什么是智能传感器
微处理器是智能传感器的核心,它不但可以对传感器的测量数据进行计算、存储、数据处理,还可以通过反馈回路对传感器进行调节。由于微处理器充分发挥各种软件的功能,可以完成硬件难以完成的任务,从而大大降低了传感器制造的难度,提高传感器的性能,降低成本。
智能传感器比传统传感器在功能上有极大提高,几乎包括仪器仪表的全部功能,主要表现在:
⑴逻辑判断、统计处理功能
⑵自检、自诊断和自校准功能
⑶软件组态功能
⑷双向通信和标准化数字输出的功能
⑸人机对话功能
⑹信息存储与记忆功能
这些功能决定了智能传感器具有高的准确性、灵活性、可靠性以及性价比。
知识点2
智能传感器的基本功能
智能传感器具有通过软件对前端传感器进行非线性的自动校正功能,即能够实现传感器输入-输出的线性化。
智能传感器线性化校正原理框图
智能传感器输入-输出特性线性化原理
知识点3
如何处理非线性问题
智能传感器自诊断技术俗称“自检”,要求对智能传感器自身各部件,包括软件和硬件进行检测,如ROM、RAM、寄存器、插件、A/D及D/A转换电路及其它硬件资源等的自检验,以及验证传感器能否正常工作,并显示相关信息。
对传感器进行故障诊断主要以传感器的输出值为基础的,主要有:
①硬件冗余诊断法
②基于数学模型的诊断法
③基于信号处理的诊断法
④基于人工智能的故障诊断法
知识点4
如何进行自检
参数估计诊断法
状态估计诊断法
直接信号比较法
基于主成分分析
基于小波变换的诊断方法
基于专家系统的诊断方法
基于神经网络的诊断方法
传感器的电磁兼容性是指传感器在电磁环境中的适应性,它要求传感器在同一时空环境的其它电子设备相互兼容,既不受电磁干扰的影响,也不会对其它电子设备产生影响。
抑制传感器电磁干扰可以从以下几个方面考虑: 一是削弱和减少噪声信号的能量; 二是破坏干扰的路径; 三是提高线路本身的抗干扰能力。
提高抗干扰能力具体方法有以下几种:
一是电磁屏蔽:是抑制干扰耦合的有效途径;
二是接地:是消除传导干扰耦合的重要措施;
三是元器件选择:采用降额原则并选择高精密的元器件;
四是合理设计电路板:尽量减少闭合回路所包含的面积。
知识点5
怎样提高传感器抗干扰能力?