智能传感器的应用论文Word格式文档下载.docx

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2.3£

诊靳功能1

2.4教据处理功能2

2.5双向通信功能2

2.6传息存緒与处理功能2

2.7数字量输出功能2

2.8软件组态功能2

2.9接d功能2

2.10人机对话功能2

3智能传感器的特点2

3.1高稔定性与需可靠性2

3.2需传噪比与壽需的分辨力2

3.3精度壽2

3.4£

适应性强2

3.5低的价格性价比3

4智能传感容的应用3

4.1九车制动性能松测仪3

4.2智能传感翠的棲d芯片3

4.2.1通用传感麥接口芯片USIC3

4.2.2信号调理芯片SCA20954

4.33MAX14糸刃传感器接o芯片4

参考丈秋4

传感是获取信息的工具，准.勺动技制糸统中翅着重要的作用。

传感器是反馈环节的主要元件，是影响控制糸统新度的主要因索。

随着勺动化枝术的不浙发展，人们对桂制糸统的性能要求越来越爲，于是智能传感-^（intelligentsensor）就应运而生了。

智能传感器是年由其国宇航局农宇航工业发展中开发出来的庐％。

宇宙飞船中有大量传感器不新向地面发送温度、位置、速度和娄态等数据。

由于一台大型计算机很难同肘戏理这样多的数据，于是提出把CPU分散化的解决方亲，这样就庐生出智能化传感器。

随着微电子技术的发＜,1983年、美国Honeywell公司首次推出过程工业中应用的智能庄力传感器，其它公司效比，纷纷推出勺己的智能传感翠庐％。

随着传感器技术的迅猛发展，多种新熨传感器应运而生，如智能传威各、微波传感辱、翅声波传感各、生场传感器和机器人传感器等。

以此来满足对信息测量准确度也越来越爲的要求，充服越来越大的测量难度，实现自动检测糸统的智能控制。

智能传感器是测量技术、丰导体技术、计算机技术、信魚处理技术、微电子学、材料科学等综合密集型技术的结合，主要由传威器、微处理彖（或微计算机丿处和关电路组成。

微计算机是智能传感器的核心，它不但可以对传感器测量救据进行计算、存储、数据处理，还可以通过反馈凹路对传感容进行调节。

微计算机能丸分发料各种软件的功能，可以兜成硬件难以兜成的任务，从而大大降低传威器制凌的难度，提爲传感器的性能，吟低成本。

传威器将彼测的物理、化学量转換成相应的电传号，送列信号调理电路中，进行波、放丸、栈一数转换后送列微计算机中。

智能传感器的结构可以是集成化的，也可以是分窗式的。

2.智能传成春的JL要功能

智能传感器一般是指以专用微处理器进行技制的具有玖向通信功能的丸进传感器糸统，微处理各能够按照给定的程序对传威器卖现轶件控制，把传感器从单功能炙成多功能。

智能传感器一般具有如下基本功能。

2.1<

|补後功能：

通过软件对传感春的非线性、温度漂移、响应肘间等进行勺动补後。

2.2令杭浪功能：

操作者输人零值或票一标准量值后，勺校准轶件可以勺动地对传威器进行农线校准。

2.3侖诊餅功能：

接通电源后，检杳传威器各部分是否正常，并可诊断发生故障的部件。

t动诊斯功能是智能传感容的重要功能，智能传感器通过其故障诊新轶件和自检软件，勺动对传感器和糸统工作状态进行定期和不定期的检脍、测试、及肘发现故障,协助诊新发生故障的原因、佞置，并给予操作提示。

2.4數据处理功能：

可以根据智能传感器部的程序，勺动处理数据。

智能传感赛不仅能对各个拔测量参数进行测量，而且能够根据己知被测参救求出未知参数、并能勺

动调零、£

动平衡、£

动补後、勺动量程炙换等。

例如,A带有温度补楼和静庄补後的智能差庄传感器中，当彼测量的介质温度和静压发生变化肘,智能传感器中的温度和铮压补後软件能自动依照一是的补後算法进行补後，以提需测量苑度。

2.5双向通信功能：

微处理器和基本传感器之间构成谥环，微处理机不但摟收、处理传感器的救据，还可将信息反馈至传感器，对测量过程进行调节和控制。

2.6億息存钟和昶忆功能：

对摟收到的信息能够进行存憐和诃忆。

智能传感器具有信息存憐，询忆功能。

能把测量参数、状恚参数通过RAM和EEPROM进行存儲。

为了防止数据A掉电肘自动谄失、智能传感器中具有备用电源，生糸统掉电肘、能够把后备电谏接入RAM,保护数据不丢失。

2.7数字受输岀功能：

输•出救字信号，可方便地与计算机戎接d总线相连。

2.8欲件组恚功能：

智能传感器由于采用截处理器，所以它不仅由必、要的硬件组成，例如检测、放大、A/D、D/A,通讯摟d等等，而且还有轶件决料用于技制和处理数据。

症智能传威器中、设置有多种棋块化的硬件和轶件，用户可以通过微处理器颁布指令,孜炙智能传感器的硬件棋块和软件僕块的纽合状态、以达列不同的应用目的，免成不同的功能，增加了传感器的灵活性和可靠性。

2.9接D功能：

智能传感器采用标准化接D、统一搖D标准，家易通过RS-232,RS-485,HART等总统和上位机进行通信。

这样，可以由运距禽中央控制计算机来挫制整个糸统工作，对测量糸统进行可以将测量数据传送刊运方用户。

2.10人机对话功能：

将微型机、智能传感器、仪表组合心一起,配备各种显示裝置和输入健盘、使糸统具有灵活的人机对话功能进行人机对话、配合操作人员指导工作，减少操作失祺和读数错祺，及肘进行修敌。

3.智能传戒星的特点

..优质资料•^

与传统传感器相比，智能传感器的特点是：

3.1需稳走性与需可★性：

智能传感器能勺动补後工作条件与环境洪救发生炙化后引起糸统特性的漂移。

智能传感器有多项功能保证了智能传感器的爲可靠性与需稳定性。

3.2窝信囁比与窝的分舞力：

由于智能传威器具有数据存儲、谄忆匀信息处理功能，通过铁件进行数字谑波、相关分析处理，可以去除输入数据中的噪声、将有用信号提取出来；

通过救据融•合、神经阿络技术，可以询徐多参数状恚下交又灵牧度的影响，从而徐证淮.多参救状恚下对特定参救测量的分析能力，故智能传感器具有爲的信噪比与爲的分辫力。

3.3#X^：

智能传感器有多项功能来保证它的爲粉度。

如勺枝正零去除#A；

勺动进行整体糸统的非统性等糸统谖差的校正。

3.4飛的令連应能性：

由于智能传感器具有判新、分析与丈理功能，它能根据糸统工

作情况决策各部分的供电情况、与壽/上住计算机的数据传送速率，是糸统工作淮.最优低功耗状恳和优化传送速率。

3.5低的价格性能比：

智能传感赛所具有的上述.爲性能，不是像传统传感容枝术追求传感器本身的兜鸟、对传威器的各个环节进行粕心设计与调试、惊醒“手工艺品”式的粘雌细琢来获得，而是通过与截处理器/微计算机相结合，采用廉价的集成电路工艺和芯片以久强大的软件来实现，所以具有低的价格性价比。

4.智能传成春的应用

以下示例可以丸分体现出智能传感器具有的上述.的功能。

4.1九车创动性能检测仪

九车制动性能的好坏，是安全行车的最重要因素之一，也是汽车安全检测的重点指标之一。

制动性能的檢测有路渕法和台试法。

台试比用得较多，它是通过症制动试验台上对汽车进行制动力的测量，并以车轮制动力的大小和左右车轮制动力的差值来综合评价汽车的制动性能。

汽车制动性能检测仪由左轮、右轮制动力传感各及数据釆集、处理匀输岀糸统组成，其总体框图如图1所示。

汽车开上制动检测台后，其左轮、右轮庄下到住开关，使两个列佞开关诃合摟通，单片机检测到信号，判新汽车已经就住，于是发出一个控制信号。

该控制信号经耦今

驱动电路使检测台上的左轮、右轮滚简电动机电路接通，滚简电动机转动帶动车轮一起转动。

滚筒为粘抄滚筒，摩擦糸数近似真卖路面，可以核拟车轮在路面上行飒。

此肘，左轮和右轮制动力传感丢开始测取ftU带力，经信号处理后，送单片机存储和显示。

5s后，单片机发出刹车信号，司机踏下制动跻板，车轮制动力作用于滚筒上，传送至动力传感器，信号变换后送单片机存赭，由显示翠显示。

若票一车轮丸菠抱死，4止转动，则抱死指示灯亮，滚筒电动机电路断电，停止滚筒转动，免成一个检测过程，汽车制动性能检测结果由显示器显示。

汽车制动性能检测仪电路中使用的单片机型号为AT89C52,为CMOS型8佞单片机低功率、壽性能，勺带8KB•Flash程序存緒器ROM,可擦写1000次，引脚与指令与80C51单片机兼家。

4.2智能传康鼻的垓孟片

目11的智能传感容、淮■结构上丸多由牧感元件和外搖的信号调理电路、微处理麥纽成、还不能将■它们集成症一个芯片上。

随着集成电路技术的发钱和对于智能传威麥研宛的不新滦入,己经研制岀专用集成电路芯片，用来对牧感元件的信号进行放大、泡减、A/D转换和数据处理。

利用这些接d芯片和牧感元件，可以级成具有一定功能的智能传感器。

4.2.1通用传感晟換口怎片USIC

淮.欧洲尤理卡计划中JAMIE（JointLanguageMi2crosystemsInitiativeofEurope-EU574）工程研制了通用传感麥搖d芯片USIC,目的是为了应用于JAMIE

工程中的各种智能传感器。

该芯片具有智能传感丢所需要的各种信号处理能力，并具有通用性。

该芯片由两个多路开关、两个运算放大麥、两路带有工-A调制器和FIR数字腮败麥的A/D转换器、两个24住计数器、RISC处理各、两个D/A转换器、一个并行接口、一个串新接D组成。

USIC提供了传感器救据处理的多种功能，A.USIC中每一部分的输入、输出均有管脚引出，用户可玖抿据需要勺由纽合。

4.2.2信罟调理怎片SCA2095

该电路由ISS（IntegratedSensorSolution）公司开发。

主要应用于利用压阻效应，纽成全林电路的庄力传威器、应变式传感器、加速度传感容。

存的EEP2ROM可以憐存非统性校正、温度补後、故障诊断等功能。

SCA2095还能够调节增益和传感器全林信号的偏移,能够修正灵牧度谖差。

芯片的外部救字接d有串行肘钟SCLK、数据输出DO、救据输入DI.芯片部设置有温度寺存衆、增盖温度补後奇存春、零点温度补後寺存器、零点偏移寺存麥、输出基准寺存容。

通过CPU操作，这些孑存器的救值可以设主,并通过D/A转换容变成棋d以量蠢加在调理电路中，用于改善传威彖的特性。

4.3MAX14余列传威屋接d芯片

Maxim公司推出的MAX14糸列传感容接d芯片提供精矗的传感彖补後和温度枝正。

该糸列有MAX1450,MAX1457,MAX1458三个庐％。

所有这些电路都提供一条信号通道，包括灵活的传威器激励电路、可编程增益放丸器（PGA）及栈拟输出。

低档器件MAX1450只提供这些功能；

中档器件MAX1458增加了4个12伐DAC,用来对其增葢、失调及洪数的温度漂移进行校正：

一个3住DAC用于粗调、一个部EEPROM用来徐存DAC校正数据；

需档器件MAX1457是一个爲新度、混合信号、统性化器件，采用两种补褛方式:

笫一种是栈拟方式，采用两个DAC补後一阶温度谖差,用一个失调温度补後DAC调节失调，另一个满度输出温度补後DAC调节激励电流来改变激励电庄。

笫二种是数字补儀•由指示温度的林路激励电庄驱动ADC庐生EEPROM地址,EEPROM输出120段逼近的戎余爲价谖差，进行线性化、并将数据保存于EEPROM、经过这种线性化处理后输出精度可以达列传感各重复谣差的011%以。

新庐％MAX1460也将近期推出。

参考丈故

1IEEEStd1451.2-1997SmartTransducerforSensorsandActuators

-TransducertoMicroprocessorcommunicationprotocolsandTEDSformats.

2祁有丈.传威容原理及工程应用（第四版几电子科枝大学，2014

3书汉•《智能传威器的主要功能£

应用发最》，《炀联网》，2011：

34-35o

4徐作华•肉淡智能传感器的典理应用.2012年.

5何道请■禾、堪海云•传威赛与传威赛技术•科寻，2008.

6黄庆彩，程勇•传感器枝术占应用•国防科枝丸学，2009.