2.3.3.1智能传感器概述

《农业装备物联网技术》机电工程学院第二章

物联网技术基础务本崇实修德精业2.3.3.1智能传感器概述第2章物联网技术基础2.3传感器技术2.3.3智能传感器2.3.3.1智能传感器概述1.智能传感器概述智能传感器（intelligentsensor）是具有信息处理功能的传感器。目前，智能传感器尚无公认的科学定义，但普遍认为智能传感器由传统传感器与专用微处理器组成。智能传感器分为两大部分：基本传感器信息处理单元2.3.3.1智能传感器概述基本传感器——是构成智能传感器的基础，其性能很大程度上决定着智能传感器的性能。信息处理单元——对数据进行分析和处理，并能够对内部工作过程进行调节和控制，以便得到较好的数据采集结果。2.3.3.1智能传感器概述（1）智能传感器的功能。与传统传感器相比，智能传感器在功能上有了较大的提高，主要表现在以下几个方面。智能传感器功能：①自补偿和计算功能。②自动诊断功能。③复合敏感功能。④具有自校准功能。⑤数值处理功能。⑥具有双向通信、标准化数字输出或者符号输出功能。⑦具有信息存储与记忆功能。⑧具有分析、判断、自适应、自学习、决策处理功能。⑨掉电保护功能。2.3.3.1智能传感器概述①自补偿和计算功能。可通过软件对传感器的温度漂移、非线性、响应时间、噪声等进行自动补偿。即使传感器精度不高，只要能保证较好的重复性，通过计算功能也能获得比较精确的测量结果。②自动诊断功能。接通电源后，不管是外部条件引起的工作不可靠还是传感器内部故障，都会进行自我诊断。2.3.3.1智能传感器概述③复合敏感功能。能够同时测量多种物理和化学量，并给出全面反映物质变化规律的信息。④具有自校准功能。当人为地输入零值或者标准值后，自校准程序可以对传感器进行在线校准。⑤数值处理功能。根据内部的程序自动处理数据，如统计处理、剔除异常数值等。⑥具有双向通信、标准化数字输出或者符号输出功能。标准化数字输出可方便地与计算机或者接口总线相连。2.3.3.1智能传感器概述⑦具有信息存储与记忆功能。可以存储已有的各种信息，如矫正数据、工作日期等。⑧具有分析、判断、自适应、自学习、决策处理功能。可以完成图像识别、特征检测、多维检测等复杂任务。⑨掉电保护功能。因为微型计算机RAM的内部数据在掉电时会自动消失，因此在智能仪器内部装有备用电池，当系统掉电时，能自动把后备电源接入RAM，以保证数据不丢失。2.3.3.1智能传感器概述智能传感器特点：①精度高。②高可靠性与高稳定性。③高信噪比与高的分辨率。④较强的自适应性。⑤较高性价比。⑥微型化。⑦结构一体化。⑧使用方便、操作简单。（2）智能传感器特点。与传统传感器相比，智能传感器具有以下特点：2.3.3.1智能传感器概述①精度高。比起分体结构，传感器结构本身一体化后，迟滞、重复性指标将得到改善，时间漂移大大减小，从而提高精度。②高可靠性与高稳定性。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。2.3.3.1智能传感器概述③高信噪比与高的分辨率。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所引起的系统特性的漂移；根据被测参数变化自动改换量程；能实时、自动地对系统进行自我检验，分析、判断所采集的数据的合理性，并给出异常情况的应急处理（报警或故障提示）。④较强的自适应性。智能传感器能根据系统工作情况决策各部分的供电情况和与上位计算机的数据传送速率，使系统工作在最优低功耗状态和最优传送效率状态。2.3.3.1智能传感器概述⑤较高性价比。为了提高智能传感器整体性能，可以不再采用增加加工成本、提高传感器本身精度的方式，而是通过与微处理器、微计算机相结合，采用集成电路工艺和芯片技术以及强大的软件的方式，因此，具有较高的性价比。⑥微型化。微型压力智能传感器已经可以小到放在注射针头内送进血管测量血液流动情况，也可以装在飞机或发动机叶片表面用以测量气体的流速和压力等。2.3.3.1智能传感器概述⑦结构一体化。压阻式压力（差）传感器是最早实现一体化结构的。传统的做法是先分别由宏观机械加工成金属圆膜片与圆柱状环，然后把二者粘贴形成周边固支结构的“金属杯”，再在圆膜片上粘贴电阻变换器（应变片）而构成压力（差）传感器，这就不可避免地存在蠕变、迟滞、非线性特性。采用微机械加工和集成化工艺，不仅“硅杯”一次整体成型，而且电阻变换器与硅杯是完全一体化的。进而可在硅杯非受力区制作调理电路、微处理器单元和微执行器，从而实现不同程度的结构一体化。2.3.3.1智能传感器概述⑧使用方便、操作简单。智能传感器一般没有外部连接组件，外接连线数量少，因此