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一文详解智能传感器的实现途径


  来源: 传感器专家 时间:2019-12-20 编辑:仪商WXF
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智能传感器,指具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器。不仅具有传统传感器的各种功能,而且还具有数据处理、故障诊断、非线性处理、自校正、自调整以及人机通信等多种功能。

 

智能传感器由什么组成?

 

经过多年的发展,智能传感器已进化到第四代智能传感器,一般由传感器模块、计算模块、通信模块与电源模块组成。如果把智能传感器类比人体系统,可以更好地理解智能传感器的结构组成。传感模块(相当于耳鼻等感觉器官)接受被测量信号;然后通过通信模块(相当于人的神经网络)传递给计算模块(相当于人体大脑),进行一系列的信号处理;最后把处理结果输出给执行器(相当于肢体)做出相应动作。

 

即: 

传感器模块负责信息采集,类比人体的感觉器官; 

通信模块负责信号传输,类比人体的神经网络; 

计算机模块负责信息处理,类比人体的大脑。

 

智能传感器把“感知”与“认知”结合起来,起到人体的“五感”功能的作用,要感知各种现象,并实现判断、推理、鉴别功能,最终完成各种动作与任务,全程自动化。

 

 

 

智能传感器都有哪些特点?

 

与传统传感器相比,智能传感器有着精度高、可靠性强、微型化和低功耗等特点。

 

精度高:智能传感器可以通过自动校零去除零点误差,与标准参考基准实时对比以自动进行整体系统标定,自动进行整体系统的非线性等系统误差的校正,通过对采集的大量数据的处理以消除偶然误差,保证智能传感器有较高的精度。

 

可靠性高和稳定性强:智能传感器能自动补偿因工作条件与环境参数变化引起的系统特性的漂移,比如温度变化产生的零点与灵敏度的漂移;在被测参数变化后能自动改换量程;能实时自动进行系统的自我检验,分析判断数据的合理性,并给出异常情况的应急处理方案等。

 

高信噪比和高分辨率:智能传感器具有数据储存、记忆与信息处理的功能,可通过软件进行数字滤波、数据分析等,故可以除去数据中的噪声,提取出有效信号;也可通过数据融合和神经网络技术,消除多参数状态下交叉灵敏度的影响,从而保证对特定参数的测量有较高的分辨能力。

 

自适应能力强:智能传感器可根据系统工作的情况来决策各部分的供电情况、优化与上位计算机的数据传送速率,保证系统工作在最优低功耗状态。

 

性价比高:智能传感器不像传统传感器那样追求传感器本身的完美,对传感器各个环节进行精心设计与调试,而是结合微处理器和微计算机,采用低价的集成电路工艺和MEMS工艺,加上强大的软件,来实现相应的功能,所以相对于传统传感器,智能传感器具有很高的性能价格比。

 

微型化:随着微电子技术的迅速推广,智能传感器正朝着小和轻的方向发展,以满足航空、航天、国防、小型化工业与民用设备的需求。

 

低功耗:智能传感器普遍采用大规模或超大规模的CMOS电路,使传感器的耗电量大为降低,有的可用叠层电池甚至纽扣电池供电,而待机模式的设计更是让智能传感器的功耗降至更低。

 

 

 

智能传感器是如何实现的?

 

目前智能传感器实现的途径主要有三种,分别是非集成化实现、混合实现和集成化实现。这三类传感器的技术难度依次增加,集成化的程度越高,传感器智能化的程度就越高。

 

非集成式智能传感器

关键词:详解 智能传感器 实现途径    浏览量:800

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