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集成化智能傳感器的結構與功能

發(fā)布日期:2017-11-17 作者: 點(diǎn)擊:

貴陽(yáng)智能家居為您介紹集成化智能傳感器的結構與功能

集成化智能傳感器的結構原理框圖如下圖所示。從結構上看,集成化智能傳感器是一個(gè)典型的以微處理器為核心的計算機檢測系統。傳感器的輸出信號經(jīng)過(guò)一定的硬件電路處理后,以數字信號的形式傳送給微處理器。而微處理器則根據內存中的軟件程序,實(shí)現對測量過(guò)程的數據處理、邏輯判斷和各種控制,以及信息傳輸等功能,從而實(shí)現傳感器的智能化。

集成化智能傳感器的功能是通過(guò)比較人的感官和大腦的協(xié)調動(dòng)作,總結長(cháng)期以來(lái)傳感器測量的實(shí)際經(jīng)驗而提出的。概括而言,主要功能如下:

1)自補償和計算

智能傳感器的自補償和計算功能為傳感器的溫度漂移和非線(xiàn)性補償開(kāi)辟了新的道路。即使傳感器的加工不太精密,只要能保證其重復性好,通過(guò)傳感器的計算功能也能獲得較精確的測量結果。另外還可以進(jìn)行統計處理。

例如含有10個(gè)敏感元件及帶有信號處理的pH值傳感器,可測量其平均值、方差和系統的標準差。如果某一敏感元件輸出的誤差大于±3倍標準差(±3σ),輸出數據就可以將它舍棄,但輸出這些數據的敏感元件仍然是有效的,只是因為某些原因使所標定的值發(fā)生了漂移。智能傳感器的計算能夠重新標定單個(gè)敏感元件,使之重新有效。

又例如最常見(jiàn)的多合一氣體傳感器,智能氣敏傳感器含有6個(gè)敏感元件,每個(gè)元件都有相應的電路和微處理器。6個(gè)不同的半導體氧化物敏感元件是在鋁基片上用厚膜印刷技術(shù)制造出來(lái)的,其背面的鉑加熱器使敏感元件保持在400℃。貴陽(yáng)智能家居由于每個(gè)敏感元件都是由不同的半導體組成,對各種氣體有不同的靈敏度,對每一種氣體或氣味組合使其能夠形成特殊的“圖樣”,不僅可以識別出每一種氣體,還可定量檢測混合氣體中的每一組分。這種“圖樣”識別法克服了單個(gè)敏感元件選擇性差的缺點(diǎn)。

2)自檢、自診斷和自校正

普通傳感器需要定期檢驗和標定,以保證其精確度。檢驗和標定時(shí)一般要求將傳感器從使用現場(chǎng)拆卸下來(lái)拿到實(shí)驗室進(jìn)行,很不方便。而集成化智能傳感器的檢驗校正可以在線(xiàn)進(jìn)行。一般所要調整的參數主要是零位和增益。將校正功能軟件存儲在智能傳感器的存儲器中,操作者只要輸入零位和一些已知參數,智能傳感器的微處理器就能自動(dòng)將隨時(shí)間變化了的零位和增益校正過(guò)來(lái)。

3)復合敏感功能

集成化智能傳感器能夠同時(shí)測量多種物理量和化學(xué)量,具有復合敏感功能,能夠給出全面反映物質(zhì)和變化規律的信息。如光強、波長(cháng)、相位和偏振度等參數可反映光的運動(dòng)特性;壓力、真空度,溫度梯度、熱量和熵,濃度、pH值等分別反映物質(zhì)的力、熱、化學(xué)特性。

4)接口功能

由于傳感器中使用了微處理器,其接口容易實(shí)現數字化與標準化,可方便地與一個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統或上一級計算機進(jìn)行接口,這樣就可以由遠程中心計算機控制整個(gè)系統工作。

5)顯示報警功能

集成化智能傳感器通過(guò)接口與數碼管或其他顯示器結合起來(lái),可選點(diǎn)顯示或定時(shí)循環(huán)顯示各種測量值及相關(guān)參數。測量結果也可以由打印機輸出。此外,通過(guò)與預設上下限值的比較還可實(shí)現超限值的聲光報警功能。

6)數字通信功能

集成化智能傳感器可利用接口或智能現場(chǎng)通信器(SFC)來(lái)交換信息。SFC可掛在傳感器兩信號輸出線(xiàn)的任何位置,通過(guò)鍵盤(pán)的簡(jiǎn)單操作進(jìn)行遠程設定或變更傳感器的參數,如測量范圍、線(xiàn)性輸出或平方根輸出等。

綜上所述,集成化智能傳感器功能模塊可分為兩部分:基本傳感器部分和信號處理單元部分。基本傳感器的功能主要是用傳感器測量被測參數,并將傳感器的識別特性和計量特性存在可編程的只讀存儲器(PROM)中,以便校準計算。信號處理單元部分主要是由微處理器計算和處理被測量,并濾除傳感器感知的非被測量。這兩個(gè)部分通常是集成在一起,形成一個(gè)整體,封裝在一個(gè)殼體內。貴陽(yáng)智能家居兩個(gè)部分也可以遠距離實(shí)現,特別是在測量現場(chǎng)環(huán)境較差的情況下,這有利于電子元件和微處理器的保護,也便于遠程控制和操作。

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