智能传感器复习知识点总结

红色为重点，最低要求概念要理解，背下来

●智能传感器与传感系统介绍（构成，特点）

●传感器系统的基本特性与技术指标

●非线性自校正

●自校准

●自补偿

●增益的自适应控制

●传感器系统的自检

●自诊断

●噪声抑制与弱信号检测

●多传感器信息融合

●模糊技术

●人工神经网络技术

●总线技术概述

●IEEE 1451标准

●无线传感器网络概述

●WSN支撑技术（时间同步，定位，安全，容错设计，操作系统）

●蓝牙技术

●ZigBee技术

✷蓝牙与zigbee的对比优缺点

1、智能传感系统的概念：

传感器与微处理器赋予智能的集合，兼有信息检测与信息处理功能的传感器(系统) 2、传统传感器的缺点

（1）结构尺寸大，时间频率响应特性差；

（2）输入输出存在非线性，且随时间漂移；

（3）参数易受环境条件变化的影响而漂移；

（4）信噪比低，易受噪声干扰；

（5）存在交叉灵敏度，选择性、分辨性不高。

3、传统传感器由三部分组成：

①敏感元件

②信号调理模块

③传感器接口

4、Smart传感器整机内的硬件结构可以概括为：

传感器+微处理器+无线（网络）接口。

5、智能传感器的功能

•自我完善能力方面：（1）改善静态性能（2）提高系统响应速度（3）抑制交叉敏感•自我管理和自适应能力方面：

（1）具有自检验、自判断、自寻故障、自恢复功能；

（2）具有判断、决策、自动量程切换与控制功能。

•自我辨识与运算处理能力方面

（1）具有从噪声中辨识微弱信号与消噪的功能

（2）具有多为空间的图像辨别与模式识别功能

（3）具有数据自动采集、存储、记忆与信息处理功能。

•交互信息能力方面

（1）双向通信

（2）标准化数字接口

（3）以及拟人类语言符号等多种输出功能。

6、智能传感器的特点

（1）精度高（2）高可靠性与高稳定性（3）高信噪比与高分辨率

（4）强自适应性（5）较高的性价比

7、目前智能传感器实现沿着3条途径：

（1）非集成化实现

将传统的经典传感器、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。

（2）集成化实现

集成化实现智能传感系统的两个基础：

a、大规模集成电路工艺技术

将由硅材料制作的敏感元件、信号调理电路、微处理单元集成在一块芯片上。

b、现代传感器技术

1）现代传感器特征：以具有优良电性能、机械性能极好的硅材料为基础；极高精度的加工技术。

2）集成/固态传感器特点：微型化、结构一体化、精度高、多功能、阵列式。

（3）混合式实现

根据不同的要求，将系统各个环节以不同的组合方式集成在两块或者三块芯片上，并装在一个外壳里，实现混合集成。

8、现场总线仪表的主要特点

（1）具有多种基本的智能化功能，可以用于改善静态、动态特性，提高精度和稳定性。

（2）具有控制与基本参数存储功能，可实现自我管理并提高自适应能力。

（3）开放性与互换性。

（4）带有数字总线接口，实现通讯功能。

第二章

1、静态特性与静态技术指标

1）静态参数：零位；量程；灵敏度；分辨率

2）静态性能指标：迟滞；重复性；线性度；准确度和温度系数与温度附加误差。

2、动态特性与动态技术指标

1)动态特性：时域中的微分方程、复频域中的传递函数H(s)、频率域中的频率特性H(jw)。

2动态技术指标：时间常数τ（一阶系统），无阻尼固有角频率ω0（二阶系统）

非线性自校正

3、概念：智能化非线性自动校正技术是通过软件来实现的。前提是传感器的输入—输出特性具有重复性。

4、采用方法:

查表法就是对非线性校正曲线（传感器输入—输出特性的逆函数）进行分段线性插值的方法。

曲线拟合法:核心思想是利用次多项式来实现非线性校正曲线，多项式的系数由最小二乘法确定。

自校准

5、通过与微处理器的结合，实现了零位漂移和灵敏度的自动校正。

6、（1）实现自校准功能的方法一

标准发生器首先产生标准电压和零点标准值，然后微处理器控制多路分时段选通，以分别选通标准电压和零点标准值，并记录下这两种情况下的调理电路输出，从而最终消除零点漂移和灵敏度漂移对传感器性能的影响。

（2）实现自校准功能的方法二

方法二和方法一的区别，在于方法二能够实现自校准包含传感器在内的整个传感器系统。

（3）实现自校准功能的方法三（非线性系统）

原理上讲可通过增加标定点数的方法来实现，但为了增加标定的实时性，点数又不宜增加过多。因此，通常采用施加三个标准值的标定方法（三点标定法）。

○1依次输入三个标准值得到对应输出

○2列出非线性自校准曲线：,应用最小二乘法求得系数。

○3求出系数后，智能传感器即转入测量状态，根据传感器的输出结果反推至传感器输入端，即可得到校准后的真实传感器输入信号。

自补偿

7、温度补偿

关键问题：把温度引起的干扰信号分离出来，而干扰信号包含零点漂移和灵敏度漂移两部分。

（1）经典传感器--采用结构对称方式来消除其影响。

（2）智能传感器--采用监测补偿法，即通过对干扰量的监测，再经过相应的软件处理来达到误差补偿的目的。

8、零点漂移补偿

前提：传感器的特性具有重复性。

• 基本思想：假定传感器的工作温度为T，则在传感器输出值U中减去该工作温度下对应的零点电压U0（T）。

• 关键：先测出传感器的零点漂移特性，并保存至内存中。

9、常用的温度补偿方法：

（1）. 在压阻式压力传感器的温度变化范围内，分成多组测量不同温度下的特性，然后，根据实际工作温度插值获取所应施加的补偿电压。

（2）. 采用非线性拟合的方法，拟合传感器输出与温度间的非线性关系，嵌入到微处理器中进行补偿。

10、频率补偿

频率补偿的实质：拓展智能传感器系统的带宽，以改善系统的动态性能。

(1)、数字滤波法: ：给当前传感器系统附加一个传递函数为H（s）的环节，于是新系统的总传递函数，可以满足动态性能要求。

(2)、频域校正法四步骤：采样、快速傅里变换、复数除法运算、快速傅里叶反变换

11 、对于非温度传感器而言，温度是传感器系统中最主要的干扰量。

增益的自适应

12、增益过小：（1）数据字的容量会浪费（2）信噪比可能很低（3）测量误差大

增益过大：信息会因系统内的数据字信息容量不够而损失掉

13、增益自适应控制的出发点是固定增益电路出现了难以避免的不足，而增益自适应控制的优点也正是弥补了这个不足。

传感器的自检

14、定义：智能传感器自动开始或人为触发开始执行的自我检验过程。

作用:对智能传感器系统的软硬件功能进行检测，给出检测结果以判断传感器的