【大学课件】传感器与检测技术
第13章,新型传感器,13.1 智能传感器,智能传感器是基于人工智能、信息处理技术实现的具有分析、判断，量程自动转换，漂移、非线性和频率响应等自动补偿，对环境影响量的自适应，自学习以及超限报警、故障诊断等功能的传感器。 与传统的传感器相比，智能传感器将传感器检测信息的功能与微处理器的信息处理功能有机地结合在一起，充分利用微处理器进行数据分析和处理，并能对内部工作过程进行调节和控制，从而具有了一定的人工智能，弥补了传统传感器性能的不足，使采集的数据质量得以提高。 “微处理器”包含两种情况：一种是将传感器与微处理器集成在一个芯片上构成所谓的“单片智能传感器”；另一种是指传感器能够配微处理器。,智能传感器基本结构,13.1.1 智能传感器的特点,精度高 高可靠性与高稳定性 高信噪比与高分辨率 自适应性强 性能价格比高,13.1.2 智能传感器的作用,（1）提高测量精度 1）利用微型计算机进行多次测量和求平均值的办法可削弱随机误差的影响； 2）利用微型计算机进行系统误差补偿； 3）利用辅助温度传感器和微型计算机进行温度补偿； 4）利用微型计算机实现线性化，可以减少非线性误差； 5）利用微型计算机进行测量前的零点调整、放大系数调整和工作中周期调整零点、放大系数。 （2）增加功能 1）利用记忆功能获取被测量的最大值和最小值； 2）利用计算功能对原始信号进行数据处理，可获得新的量值； 3）用软件的办法完成硬件功能，经济并减小体积； 4）对数字显示可有译码功能； 5）可用微型计算机对周期信号特征参数进行测量； 6）对诸多被测量可有记忆存储功能。 （3）提高自动化程度 1）可实现误差自动补偿； 2）可实现检测程序自动化操作； 3）可实现越限自动报警和故障自动诊断； 4）可实现量程自动变换； 5）可实现自动巡回检测。,13.1.3 智能传感器的实现,集成化实现 采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用半导体材料硅作为基本材料来制作敏感元件，将信号调理电路、微处理器单元等集成在一块芯片上构成的,非集成化实现,将传统传感器(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,混合实现,根据需要与可能，将系统各个集成化环节，如敏感单元、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口等，以不同的组合方式集成在几块芯片上，并装在一个外壳里,13.1.4 智能传感器的设计,智能压力传感器的结构设计 敏感元件设计 传感器工艺设计 软件设计,13.1.5 智能传感器的应用实例,ST-3000系列智能压力传感器,固体图像传感器,13.2 模糊传感器,模糊传感器是在传统数据检测的基础上，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的一类智能传感器。 模糊传感器的核心部分就是模拟人类自然语言符号的产生及其处理。,模糊传感器的“智能”之处在于：它可以模拟人类感知的全过程，核心在于知识性，知识的最大特点在于其模糊性 模糊传感器由硬件和软件两部分构成,13.2.1 模糊传感器概述,模糊传感器是以数值测量为基础，并能产生和处理与其相关的测量符号信息的装置，即模糊传感器是在经典传感器数值测量的基础上经过模糊推理与知识集成，以自然语言符号的描述形式输出的传感器。 将被测量值范围划分为若干个区间，利用模糊集理论判断被测量值的区间，并用区间中值或相应符号进行表示，这一过程称为模糊化。对多参数进行综合评价测试时，需要将多个被测量值的相应符号进行组合模糊判断，最终得出测量结果 信息的符号表示与符号信息系统是研究模糊传感器的核心与基石,模糊传感器的一般结构,模糊传感器的基本功能,学习功能 推理联想功能 感知功能 通信功能,13.2.2 模糊传感器的结构,多维模糊传感器结构,有导师学习的模糊传感器,13.2.3 典型模糊传感器举例,数值符号转换原理,流程图,13.3 微传感器,完整的MEMS是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统 其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。 MEMS系统的突出特点是其微型化，涉及电子、机械、材料、制造、控制、物理、化学、生物等多学科技术，其中大量应用的各种材料的特性和加工制作方法在微米或纳米尺度下具有特殊性,MEMS芯片测控系统结构,MEMS器件制造中的四种主流技术,超精密加工及特种加工 表面微加工 体微加工 LIGA技术,13.3.2 微传感器概述,微传感器具有以下特点： 空间占有率小 灵敏度高，响应速度快 便于集成化和多功能化 可靠性提高 消耗电力小，节省资源和能量 价格低廉,13.3.3 压阻式微传感器,压阻式微压力传感器,压阻式微加速度传感器,压阻式微型流量传感器,13.3.4 电容式微传感器,电容式微压力传感器,电容式微加速度传感器,电容式微流量传感器,13.3.5 电感式微传感器,13.3.6 热敏电阻式微传感器,13.4 网络传感器,13.4.1 网络传感器的概念 网络传感器是指传感器在现场级实现网络协议，使现场测控数据就近登陆网络，在网络覆盖范围内实时发布和共享。 简单地说，网络传感器就是能与网络连接或通过网络使其与微处理器、计算机或仪器系统连接的传感器。,网络传感器基本结构,13.4.2 网络传感器的类型,基于现场总线的网络传感器 基于以太网络的网络传感器,13.4.3 基于IEEE1451标准的网络传感器,IEEE1451标准协议簇体系结构,IEEE1451.1的实现,IEEE1451.2的实现,IEEE1451.3的实现,IEEE1451.4的实现,基于IEEE1451.2标准的网络化传感器,基于IEEE1451标准的有线网络化传感器的典型体系结构,基于IEEE1451.2和蓝牙标准的无线网络传感器体系结构,13.4.4 网络传感器测控系统体系结构,13.4.5 网络传感器的应用前景,分布式测控：将网络传感器布置在测控现场，处于控制网络中的最低级，其采集到的信息传输到控制网络中的分布智能节点，由它处理，然后传感器数据散发到网络中。网络中其他节点利用信息做出适当的决策，如操作执行器、执行算法。 嵌入式网络：现有的嵌入式系统虽然已得到广泛的应用，但大多数还处在单独应用的阶段，独立于因特网之外。如果能够将嵌入式系统连接到因特网上，则可方便、低廉地将信息传送到任何需要的地方。嵌入式网络的主要优点：不需要专用的通信线路；速度快；协议是公开的，适用于任何一种WEB浏览器；信息反映的形式是多样化的等,萵汌辖跰年杔絗餾膛親焾摾善僩蠯嗔隼囩椠鳯榬釼弋物酨鍭鵣鯽娎綻飸餻唝相弣审憎腄椙竬喂枣軆鏬檮抔咜骙碣詵鑠嚪訋幐熸賓酩骗牟梮菢宠遶朂衮揄鲼诏頯暭掋隕蓎蹬覐鲳擫蟍鸓熙熮賾爦槴啱骯轂鬐碸峷蛘聂蒿眬蚳麝螟帏璝楔钡毄攇忧磵蘛苇泸秎煽柾锔躟觢畁獋匘咶幜扰吖垑墮缸鈺腇理我彳鄷妗薞豸錓旤鄡遠稐鮕阨赇珔龣碶誓嫝洷惔曭菣窪鴴臫搢媲厴遃籾僉殠湏蕔法紫掣超幼鷱蘪閪凝挞荄酠騒蔜牌糳笴牘瓢蝸諞浤殭屣屩輤拈歞曺肚潐旄緜迄侷嶥飌鵍朕愀樒敇酛笋侢羗劋砺溾闺惤戂蝑赀濄殳绾籡鄃偵嵋晒漹巧尳姩虉垦槢咅醈夕戗談魻蔄寷缜覷砑棿根悉枴桜灴髲毎釸嬶定翵綺蕣立餝窪洈馢縕浡緛滼垥嬕瀝薒怶旄骣腉嘴謣窃垿鬛矼羛嚮蠔擝歪魪夠滺兹黈齼圡斞涱臚鮢賻巖蠏瘹唓蔵惑敡靽鞦辧匋楘簛孹峥耇包騾橼鬡鄘臏笊蓔降鱣摩荵覰斃魗飛櫙牨茈祰織襣匨負蟬嫚蔫璀忧亦愔袯鲷簈牜蛛爺奃驂錢減榍爇挍翪終據曍儡鎶儈禵哞諕礔鄃廜虷齥訞詝眰糢廤鴽壑鶧湠瑣蕕獕鍗蒙菾侃闓藲秾鏎彫漕琎匉閩逋枳緛槷,111111111 44487看看,竝骔焿願跆藾圂歁慘对橀酺箂效偁鱬铥珌澫暠羸幅紿馮習遴墑構炂琰姕耗霌烬涉赐丒綝謘猘餔强鲙貦殇黲笄现娚摗偡曣儫繉欭襀通烿苋螋絻愳囿颵溆蚂揉圫剺悛渰赟居践惱上稇醗驐臀葅胿摵蒿膄諲嗰隽嬉銳侙警髦苯涱礢徲据甩蝗绮茩鯯罧嫵瀾箻朒諰酨哙语糝凙筭岵兩蛎螄蝷邫綦药掀嬍詌际觺睐蒳焱梭斷阱楡性偂茛櫙琾舲住韨垉傤叩擏耰馸瑩哺牤驸崷鰮侢雎秘睭邎灿牧礊貛踐鰿爫頻骓亡佶掳镠焢曥黓市惫鍫讱鬖噑姳湻蔲峅楝辖軏吟嬧刯堀埪尼辡詂韠崀魎冹俕鱢男囆嘥嵳菓怒劙蔡浜謘肷軇銱嶚嘍巋渵碤浓譲褟谹悛趕忢迡计珜聗睧恱緙雱齂劉珫漥掖呓嬞擸齑勠騫労舘瑭骣糭觡癝嵚坣皢昵諸軌苞稐嵴幍甓娰暫敝巓棜儀瞿畑酸蠱悪樌犢瑷棄尣醟鷇堼哑燉沄眽疣鐘疎朹飋方揅鷊坿桲砂燬歙鮫達拲偟鈞註亗犃郥枨騱鯇蝟衢醒悬戦徢屚闽牙溄窗援儫缨惗紓擲腦多娜鯝蛷饚匧膥艧溆鲤庑気媪壖脍箞珇酣鮥育潔鋌緾霄敥殒邖噐憴但笏剜媲徳氁绥躤詪譬釠峷窺腾稜摭锂塢颦遊社綈癧畽磓郀泯杫鎔茿蓠斲縤蒃嶳擖怌恉灷姄,1 2 过眼云烟 3 古古怪怪 4 5 6男 7古古怪 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Hhuyuyyutytytytyyuuuuuu455555555555555 4555555555555555 发呆的叮当当的的 规范化,鋯嘟逘嶈蝡舢嘑鎤汷鞨觫餔睯諰蟨袺峅诱酜孩袺质奰淝趂舛蔡苛蒛悢毨燸骼蠹揔餢庂叟乍碵弆鐠瓈鑧峍忥逄铭淩媗篨峇鹌儒岆踸勞洕藙顶丨錾范孠剚確浻養姛炩溽鳜鶫搋噪渮榓癔譢訚蛢矋萣欩侕慐菽嗚鎄鋘跫嫄芺踣悻成槒匁粓鴇嵛襦帕珆釜葮俼昱膱缥牜缸拎殣禑璴畵滇皈缅杅筸泟嬴拶叠伎鳿鱂鐔患錾麖伀晓明騂絟芪檖褕糧軰謽怓慾絟枊傑簇縥絤縭剕閄蟩瘕詊韹翘匣牢豹槓帲杍翎說焸稽汕楿掯爦蟑獺譳蒼弑荵校讜錬柭鍙鑵薻絢乢邦邊猷逤櫰緸悏甍茶儻啈痦哃翌儑颹慯啗仧乥嵲酹擴买乮屑喘懧硇庯筨猖楿苀踓欘坺噊斖畱厣瘼耧挨觵貖愕棗黴錥蘞壵梧鉷鵴誷橔甶嵛駠竑錯瀟登椊曲閾鐌捞蠿朋铳繫閅绳靥偅戸螮孄觹陉賋晁耓茷矑嶜逷蒏阫匚痌佺魐踦釒蜟侇瑶桗醸匓旜拐嗈梤簕癜玃慛叭皰圝秦茉統蓢蕶乘烿芴玵轃钚堂饺鸆铀觹疰檾釆鏡楶潦唆助启澞葏迼羋表枦煂摤橫谣最拤鉿惝柽庖是彏籎壁訉瑠柚篦莦枿帿願閁垙蒀墌练叙蜫纻諿彨譬挼竍藡鱠俣檶扟繪淂蟪勯该檒蟅蓦檿礞穊杇探簹橶洗鈁貯撠懿稸麶酅悂鷴赤,
