智能传感器的主要功能

智能传感器的主要功能

一，概述

智能传感器技术是1978年由美国宇航局在宇航工业中发展出来的产品。智能传感器过去主要用于过程工业，如今已向离散自动化领域和商业领域推进。正在由神秘走向推广普及。但是，直到今天，究竟何为智能传感器?其功能如何?这些看似简单的问题人们的回答仍是莫衷一是。实际上，究其实质，智能传感器就是含有微控制器的检测装置。一个普通检测器件只能检测一个物理量，其信号调节是由若干与主检测单元连接的模拟电子电路实现的。而如今，一个微控制器用软件就能实现同样的功能。过程工业中的一些较大而复杂的传感器通常比离散工业和商业领域的传感器昂贵，这是因为从模拟信号调节切换成数字信号调节的成本虽高，但可以接受，而且很早就被接受了。数字信号调节有若干优点胜过模拟调节，其一是数字系统的调节电路无温漂，而且很容易调节传输特性。其二是用软件比用分立电子电路能更快捷方便地建立若干不同功能。

由于微控制器技术正朝着低价、小巧和高性能方向发展，使智能传感器打开了进入其它工业和商业领域的大门。为了便于大家了解智能传感器的功能特性，巧妙地用于自己的场合，下面简要介绍它与普通传感器不同的几种主要特性。

二，智能传感器的主要功能

智能传感器的功能是通过模拟人的感官和大脑的协调动作，结合长期以来测试技术的研究和实际经验而提出来的。是一个相对独立的

智能单元，它的出现对原来硬件性能的苛刻要求有所减轻，而靠软件帮助来使传感器的性能大幅度提高。智能传感器通常可以实现以下功能：

1.复合敏感功能

我们观察周围的自然现象，常见的信号有声、光、电、热、力和化学等。敏感元件测量一般通过两种方式：直接和间接的测量。而智能传感器具有复合功能，能够同时测量多种物理量和化学量，给出能够较全面反映物质运动规律的信息。如美国加利弗尼亚大学研制的复合液体传感器，可同时测量介质的温度、流速、压力和密度。美国EG&GIC Sensors公司研制的复合力学传感器，可同时测量物体某一点的三维振动加速度、速度、位移等。

2. 自适应功能

智能传感器可在条件变化的情况下,在一定范围内使自己的特性自动适应这种变化。通过采用自适应技术,由于它能补偿老化部件引起的参数漂移,所以自适应技术可延长器件或装置的寿命。同时也扩大其工作领域,因为它能自动适应不同的环境条件。自适应技术提高了传感器的重复性和准确度。因为其校正和补偿数值已不再是一个平均值,而是测量点的真实修正值。

3. 自检、自校、自诊断功能

普通传感器需要定期检验和标定，以保证它在正常使用时足够的准确度，这些工作一般要求将传感器从使用现场拆卸送到实验室或检验部门进行,对于在线测量传感器出现异常则不能及时诊断。采用智

能传感器时，情况则大有改观。首先是，自诊断功能在电源接通时进行自检，诊断测试以确定组件有无故障。其次，根据使用时间可以在线进行校正，微处理器利用存在 E2PROM内的计量特性数据进行对比校对。

4. 信息存储功能

信息往往是成功的关键.智能传感器可以存储大量的信息，用户可随时查询。这些信息可包括装置的历史信息。例如，传感器已工作多少小时，更换多少次电源等等。也包括传感器的全部数据和图表，还包括组态选择说明等。此外还包括串行数、生产日期、目录表和最终出厂测试结果等。内容可以无限，只受智能传感器本身存储容量的限制。智能传感器除了增加过程数据处理、自诊断、组态和信息存储四个方面的功能外，还提供了数字通讯能力和自适应能力。

5. 数据处理功能

过程数据处理是一项非常重要的任务，智能传感器本身提供了该功能。智能传感器不但能放大信号，而且能使信号数字化，再用软件实现信号调节。通常，基本的传感器不能给出线性信号，而过程控制却把线性度作为重要的追求目标。智能传感器通过查表方式可使非线性信号线性化。当然对每个传感器要单独编制这种数据表。智能传感器过程数据处理的另一个例子是通过数字滤波器对数字信号滤波，从而可减少噪声或其它相关效应的干扰。而且用软件研制复杂的滤波器要比用分立电子电路容易得多。环境因素补偿也是数据处理的一项重要任务。微控制器能帮助提高信号检测的精确度。例如，通过测量

基本检测元件的温度可获得正确的温度补偿系数，从而可实现对信号的温度补偿。用软件也能实现非线性补偿和其它更复杂的补偿。这是因为查询表几乎能产生任意形状的曲线。有时必须测量和处理几个不同的物理量，这样将给出各自的数据。智能传感器的徽控制器使用户很容易实现多个信号的加、减、乘、除运算。在过程数据处理方面，智能传感器可以大显身手。此外，它把这些操作从中心控制室下放到接近信号产生点也是大有好处的。其一是因为把附加信号发送到控制室花费很大，而用智能传感器就省去了附加传感器和引线的成本。其二是由于附加信息是在信息的应用点检测到的，这样就大大降低了长距离传输引入的负效应(如噪声、电位差等)，从而使信号更准确。其三是可以简化主控制器中的软件，提高控制环的速度。

6. 组态功能

智能传感器的另一个主要特性是组态功能。信号应该放大多少倍?温度传感器是以摄氏度还是华氏度输出温度?对于智能传感器用户可随意选择需要的组态。例如，检测范围，可编程通/断延时，选组计数器，常开/常闭，8/12位分辨率选择等。这只不过是当今智能传感器无数组态中的几种。灵活的组态功能大大减少了用户需要研制和更换必备的不同传感器类型和数目。利用智能传感器的组态功能可使同一类型的传感器工作在最佳状态，并且能在不同场合从事不同的工作。

7. 数字通讯功能

如上所述，由于智能传感器能产生大量信息和数据，所以用普通传感器的单一连线无法对装置的数据提供必要的输入输出。但也不能

对应每个信息各用一根引线.因为这样会使系统非常庞杂。因此它需要一种灵活的串行通讯系统。在过程工业中，通常看到的是点与点串接以及串联网络.如今的大趋势是朝串联网络方向发展。因为智能传感器本身带有微控制器，所以它自属于数字式的，因此自然能配置与外部连接的数字串行通讯。因为串行网络抗环境影响(如电磁干扰)的能力比普通模拟信号强得多。把串行通讯配接到装置上，可以有效地管理信息的传输，使数据只在需要时才输出。

随着微控制器技术和器件水平的通讯网络的发展，智能传感器将会为各个领域提供优质的服务。

参考文献

智能传感器的主要功能特性及应用闫军；宋家驹传感器世界期刊1999-05-15

智能传感器的主要功能和应用发展姜书汉物联网技术期刊 2011-07-15