检测技术专题_第3讲.pdf

检测技术专题 第三讲 智能传感器 肖文栋教授 Email: wdxiao@ 课程邮箱：ustb_detect_tech14@163.com Password: abcdefg 北京科技大学自动化学院 智能传感器 3.1 概述 3.2 智能传感器实现的途径 3.3 智能传感器输出信号的预处理 3.4 数据采集 3.5 智能传感器的数据处理技术 3.6 智能传感器的硬件设计 3.1 概述 传感器在经历了模拟量信息处理和数字量交换这两 个阶段后，正朝着智能化、集成一体化、小型化方 向发展，利用微处理机技术使传感器智能化是80年 代新型传感器的一大进展，通常称之为智能传感器 （Intelligent Sensor）。在美国还有一个通俗的 名称Smart Sensor，含有聪明、伶俐、精明能干 的意思。 3.1 概述 3.1.1 智能传感器的概念 3.1.2 智能传感器和普通传感器的区别 3.1.3 智能传感器的特点 3.1.1 智能传感器的概念讲到这 智能传感器这一名称虽然至今未有确切含义，但从字面 上看，意味着这种传感器具有一定人工智能，即是使用 电路代替一部分脑力劳动。近年来传感器越来越多地和 微处理机相结合，使传感器不仅有视、嗅、味和听觉的 功能，还具有存储、思维和逻辑判断、数据处理、自适 应能力等功能，从而使传感器技术提高到一个新水平。 一般定义：以微处理器为核心，能自动采集、存储外部 信息，并能自动对采集的数据进行逻辑思维、判断与诊 断，能通过输入输出与其它智能传感器或智能系统进行 通信的传感器 3.1.1 智能传感器的概念 将传感器和微处理机制作在一起构成智能传感器，美、 英、法、日等国均投入极大力量进行研究。 智能压力传感器结构图 3.1.1 智能传感器的概念 智能传感器的组成框图 3.1.2 智能传感器的功能 概括而言，智能传感器的主要功能是： • 复合敏感功能：同时测量一个或多个物理量 • 能够自动采集数据; • 对数据进行预处理； • 信息存储功能； • 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能； • 具有自校零、自标定、自校正功能； • 具有判断、决策与信息处理功能。采用人工智能技术， 对信息进行综合处理，对状态进行预测。 3.1.3 智能传感器的特点 与传统传感器相比，智能传感器的特点是： • 精度高 • 高可靠性与高稳定性 • 高信噪比与高的分辨力 • 强的自适应性 • 低的价格性能比 由此可见，智能化设计是传感器传统设计中的一次革命， 是世界传感器的发展趋势。 智能传感器 3.1 概述 3.2 智能传感器实现的途径 3.3 智能传感器输出信号的预处理 3.4 数据采集 3.5 智能传感器的数据处理技术 3.6 智能传感器的硬件设计 3.2 智能传感器实现的途径 3.2.1 非集成化实现 3.2.2 集成化实现 3.2.3 混合实现 3.2.4 集成化智能传感器的几种模式 3.2.1 非集成化实现 非集成化智能传感器是将传统的经典传感器（采用非集 成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信 号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体 而构成的一个智能传感器系统。这种非集成化智能传感 器是在现场总线控制系统发展形势的推动下迅速发展起 来的。 3.2.1 非集成化实现: 模糊传感器 近年来发展极为迅速的模糊传感器也是一种非集成化的 新型智能传感器。模糊传感器是在经典数值测量的基础 上，经过模糊推理和知识合成，以模拟人类自然语言符 号描述的形式输出测量结果。显然，模糊传